JP4760281B2 - 制振装置、車両用電動機、および車両用駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、制振装置、制振装置を備えた車両用電動機、および、車両用電動機を備えた車両用駆動装置に係り、特に、回転体の支持部に流体膜を形成して共振を抑制する制振装置およびその制振装置を備えた車両用電動機に関する。

従来から、電動機やターボチャージャーのようにシャフトが高回転で回転する装置では、シャフトを回転自在に支持するベアリングにオイルフィルムダンパーを設けてシャフトの共振を抑制することが行われてきた。

このようなオイルフィルムダンパーによって共振を抑制するターボチャージャーの従来例としては、例えば特開２０００−１３０１７７号公報（特許文献１）が開示されている。

この公報で開示された従来のターボチャージャーでは、高速回転するシャフトをアンギュラ玉軸受とダンパリングによって回転自在に支持している。そして、このダンパリングとサイドプレートとの間に形成された隙間に潤滑油を供給し、オイルフィルムの制振作用によってアンギュラ玉軸受を安定に支持している。
特開２０００−１３０１７７号公報

上述した特許文献１に開示された従来例では、供給される潤滑油の量がシャフトの回転数に関係なく一定となっており、シャフトの回転数によっては、シャフトの共振を抑制することができない場合があった。

本発明に係わる制振装置は、電動機の回転軸を回転可能に軸支する軸受と、軸受を支持する軸受支持部との間に流体膜を形成する流体膜形成部と、流体膜形成部に流体を供給する流体供給手段とを備え、流体供給手段は、回転軸の回転数が大きいときに、回転軸の回転数が小さいときに比べ、流体膜形成部に供給する流体の供給量を増加させ、流体膜形成部の流体が電動機内を通過して循環するようにしたことを特徴とする。

本発明に係る制振装置では、軸受と軸受支持部との間に流体膜を形成する流体膜形成部と、これに流体を供給する流体供給手段とを備え、回転軸の回転数が大きいときには、小さいときに比べ、流体膜形成部に供給する流体の供給量を増加させるようにしたので、回転軸の回転数が変化しても共振を抑制することができる。

以下、本発明に係わる制振装置、車両用電動機、車両用駆動装置を実施するための最良の形態となる実施例について説明する。

図１は、実施例１に係る制振装置、車両用電動機、および、車両用駆動装置の構造を示す断面図である。図１に示すように、本実施例の車両用電動機１は、オイルポンプ２（流体供給手段）を備えた減速機３と一体に連結されており、円筒状のハウジング１０の中心軸上には回転軸１１が二つのベアリング（軸受）１３，１４によって両端を回転可能に支持されている。そして、ベアリング１３には形成されたオイルフィルム（流体膜）によって回転体の振動を抑制するオイルフィルムダンパー１５が装着されており、ベアリング１４の減速機３側にはリテーナ１６が設けられている。

なお、本実施例では、車両用電動機１の位置決めを容易にするために一方のベアリング１４の側にリテーナ１６を設けたが、オイルフィルダンパー１５を両ベアリング１３、１４に装着することもできる。また、図１では、構成の理解を容易にするために、車両用電動機１は、車両後方から見た断面図、オイルポンプ２、および減速機３は、車両上面から見た断面図（減速機３の一部は平面図）として図示している。

ベアリング１３、１４としては、アンギュラ玉軸受などを利用することができる。

また、ハウジング１０の内壁には、環状に形成されたステータコア１７と、このステータコア１７に取り付けられるコイル１８によって固定子が形成されている。

そして、ステータコア１７の内側には、回転軸１１に固定され、環状の鉄心で構成された回転子１９が配置されている。この回転子１９を構成する鉄心は、例えば鉄などの磁性材料からなる薄板を、回転軸１１の軸方向に沿って複数積層して形成されたものである。

オイルポンプ２は、回転軸２１の回転に伴って減速機３内のオイルを吸入し、このオイルを油路２３へ吐出してオイルフィルムダンパー１５へ供給する。

このオイルポンプ２としては、回転軸２１の回転に伴ってオイルを吸入して吐出することのできるポンプであればよく、例えばベーンポンプなどを利用することができる。そして、このオイルポンプ２の回転軸２１は、車両用電動機１の回転軸１１に連結されており、回転軸１１と一体に回転するように構成されている。なお、オイルは、車両用電動機１の回転軸１１やオイルポンプ２の回転軸２１が浸る程度まで、それぞれハウジング１０内や減速機３のケース内に溜められている。

また、オイルポンプ２によるオイルの吐出量及び圧力は回転軸２１の回転数に比例して増減する。ただし、必ずしも回転軸２１の回転数に比例させる必要はなく、オイルフィルムダンパー１５が回転軸１１の回転に伴って必要とするオイル量を供給できるものであればよい。

次に、図２及び図３に基づいてオイルフィルムダンパー１５の構造を説明する。図２は図１におけるオイルフィルムダンパー１５の構造を説明するための分解斜視図である。図３は図１のＡ部分における拡大断面図である。

図２に示すように、オイルフィルムダンパー１５は、環状のレース４１（環状部材）の外周に油だまり凹部４２（流体膜形成部）が全周に亘って設けられている。そして、内側にはベアリング１３が嵌め入れられている。オイルフィルムダンパー１５は、ハウジング１０の回転軸挿入孔４３に挿入されている。図３に示すように、レース４１の内側にはベアリング１３のアウターレース５１が固定されている。アウターレース５１の内側にはベアリング球５２、インナーレース５３が配置されている。インナーレース５３の内側には回転軸１１が嵌め入れられている。この回転軸１１はベアリング１３により回転自在に支持されている。

そして、レース４１の油だまり凹部４２にはオイル供給口４５からオイルが供給される。このオイルはベアリング１３を潤滑するとともに、回転軸１１による共振を防いでいる。ただし、図２ではオイル供給口４５は１ヶ所だけ描いているが、複数設けてもよい。複数設けた場合は、オイル供給口４５を回転軸挿入孔４３の周りに放射状に設けてもよい。

上記のように構成された車両用電動機１では、回転時に車両用電動機１の内外で温度差が生じるために回転軸１１は軸方向に長さの違いが生じてしまう。そこで、この長さの違いを吸収するために、レース４１の外周面とハウジング１０の回転軸挿入穴４３との間に隙間を持たせている。

しかし、この隙間によって回転軸１１に共振が発生するので、オイルフィルムダンパー１５にオイルを供給して共振を防いでいる。

オイルポンプ２は、回転軸１１と一体に回転する回転軸２１の回転数に応じてオイルを吐出する。このため、オイルフィルムダンパー１５に供給されるオイルの量は、回転軸１１の回転数に応じて増減する。本例では、オイルポンプ２が吐出するオイルの量を回転軸２１の回転数に比例するようにしている。したがって、オイルフィルムダンパー１５に供給されるオイルの量も、回転軸１１の回転数に比例して増加する。

このように、オイルフィルムダンパー１５に供給されるオイルの量を回転軸１１の回転数に応じて変化させると、オイルの量を一定にした場合に比べて回転軸１１の共振を防ぐのに有効となる。例えば、オイルフィルムダンパー１５に供給されるオイルの量を一定にした場合には、回転軸１１の最高回転数を低くしておけば回転軸１１の共振を抑えることができるものの、回転軸１１の最高回転数を高くしていくと、どこかで共振を抑えることができなくなってしまう。これに対して、回転軸１１の回転数を高くしたときでも共振を抑えるためには、オイルフィルムダンパー１５に供給されるオイルの量を増やす必要がある。本実施例ではオイルポンプ２が回転数に比例して、供給するオイルの量を増やしていくので、オイル量が必要になる回転数の高いときには、多くのオイルを供給することができる。これによって、回転数が変化しても回転軸１１の共振を抑えることが可能になる。

ここで、上記の内容につき図面を用いて説明する。

図７は、電動機の回転数（回転軸１１の回転数）とオイルフィルムダンパー１５に供給される油量（以下、単に油量）と、電動機の振動特性（回転軸１１の振動特性、）との関係を表した特性図である。図７において、円の中心点は共振が発生する時の電動機の回転数と油量とを表している。円の直径の大きさは共振倍率を表している。また、電動機の振動特性である回転１次振動〜３次振動は、振動波形を周波数分析したときの周波数成分である（図７では３次までを示している）。

油量が図中ａ１で一定である場合、電動機の回転数がＡまでであれば共振を避けることができる。すなわち、回転１次および２次共振振動は、電動機の回転数Ａの時の成立解を示す範囲（Ａアンダーバーの範囲）にある。しかし、電動機の回転数がさらに上昇して回転数α１に達すると、回転３次共振振動はＡアンダーバーの領域の外に出てしまうため、この回転３次共振振動は減衰率が低く、β１で発生する共振を減衰できない（図中、β１点）。したがって、油量がａ１の場合に電動機の回転数をα１以上に回転させようとすると、共振を避けることができない（電動機の回転数α１の時は成立解がない）。

一方、回転３次共振振動を発生させずに電動機の回転数Ｂで回転させようとした場合は油量をａ２とすれば良い（Ｂアンダーバーの範囲内の回転数は減衰率が高い）。しかし、この場合は電動機の回転数α２及びα３において、それぞれ回転１次共振振動、回転２次共振振動は減衰率が低く、β２、β３で発生する共振を減衰できない。このように、油量を一定とした場合には、どのような油量とした場合でも共振を防止することはできない回転数領域ができてしまう。

これに対して本実施例では、油量が電動機の回転数（回転軸１１の回転数）に応じて上昇するため、この回転数の増加に対する油量の増加特性、すなわちオイルポンプ２の特性を図中範囲Ｄの特性とすることができる。したがって、１次、２次の共振を防止しつつ、電動機の回転数Ａ以上でも、回転３次共振振動を抑制することができる。

このようにしてオイルポンプ２からオイルフィルムダンパー１５に供給されたオイルは、車両用電動機１内を通過して矢印で示すように減速機３のケース内へと排出される。そして、減速機３のケース内に溜められたオイルは、減速機３を潤滑した後に再びオイルポンプ２に吸入され、油路２３へと吐出されて循環する。なお、オイルは、車両用電動機１の回転軸１１やオイルポンプ２の回転軸２１が浸る程度まで、それぞれハウジング１０内や減速機３のケース内に溜められている。

以上説明したように、本実施例に係る車両用電動機１では、回転軸１１の回転数に応じてオイルフィルムダンパー１５にオイルが供給されるので、各回転数において効果的に回転軸１１の共振を抑制することができる。また、これによれば、電動機の最高回転数が共振の制約を受けることがないので、電動機設計の自由度を高めることができる。

さらに、本実施例では、オイルフィルムダンパー１５を潤滑したオイルは車両用電動機１内を通過して減速機３に排出されるので、車両用電動機１内を油路として活用することができる。

また、本実施例に係る車両用電動機１では、回転軸１１に連結されたオイルポンプ２を備え、このオイルポンプ２が回転軸１１の回転数に応じて、オイルフィルムダンパー１５に供給するオイルの量及び圧力を変化させるので、回転軸１１の回転数と連動して、各回転数において回転軸１１の共振を抑制することが可能になる。

図４は、実施例２に係る車両用電動機の構造を示す断面図である。図４に示すように、本実施例は、オイルポンプ２を車両用電動機１Ａのハウジング１０内に設置し、オイルポンプ２からオイルフィルムダンパー１５へオイルを供給する油路６１がハウジング１０内を通るように構成したものである。その他の構成については実施例１と同じであるため説明を省略する。

図４に示すオイルポンプ２は、実施例１と同様に回転軸１１の回転数に比例してオイルを吸入して吐出するように構成されたポンプである。このため、図４の矢印で示すように、車両用電動機１Ａ内を通過してきたオイルを吸入して回転軸１１の回転数に比例したオイルの量及び圧力で油路６１へオイルを吐出するように構成されている。

油路６１はハウジング１０内の回転軸１１の軸方向に延在して設けられている。そして、オイルポンプ２から吐出されたオイルをオイルフィルムダンパー１５に供給している。

オイルフィルムダンパー１５に供給されたオイルは、車両用電動機１Ａ内を通過した後に再びオイルポンプ２で吸入され、油路６１へと吐出されて循環する。

このように、本実施例に係る車両用電動機１Ａでは、オイルポンプ２からオイルフィルムダンパー１５にオイルを供給するための油路６１を、ハウジング１０内の回転軸方向に延在して設けたので、回転軸１１の共振を抑制するために用いたオイルによって車両用電動機１Ａを冷却することができる。

また、本実施例に係る車両用電動機１Ａでは、オイルポンプ２を、ハウジング１０内に設けたので、車両用電動機１Ａの中だけでオイルを循環させることができる。これによって、減速機３のオイルと車両用電動機１Ａのオイルをそれぞれ特性の違うオイルにすることができる。したがって、車両用電動機１Ａには絶縁材料に影響の少ないオイルの種類を選択することが可能になり、車両用電動機１Ａに最適なオイルを使用することができる。

図５は、実施例３に係る車両用電動機の構造を示す断面図である。図５に示すように、本実施例では、オイルポンプ２を車両用電動機１Ｂのハウジング１０内に設置するとともに、設置位置をオイルフィルムダンパー１５側にしたものである。

さらに、減速機３からオイルポンプ２へオイルを供給する油路７１を設けたことが実施例１と異なる。その他の構成については実施例１と同じなので説明を省略する。

図５に示すオイルポンプ２は実施例１と同様に、回転軸１１の回転数に比例してオイルを吸入して吐出するように構成されたポンプである。そして、図５の矢印で示すように、減速機３から油路７１を通ってきたオイルを吸入して、回転軸１１の回転数に比例したオイルの量及び圧力でオイルフィルムダンパー１５へオイルを吐出するように構成されている。

オイルフィルムダンパー１５を潤滑したオイルは、車両用電動機１内を通過して減速機３へと排出され、減速機３から再び油路７１を通ってオイルポンプ２に吸入されてオイルフィルムダンパー１５へと吐出されて循環する。

このように、本実施例に係る車両用電動機１Ｂでは、回転軸１１のオイルフィルムダンパー１５を備えていない側の端を減速機３に連結し、回転軸１１のオイルフィルムダンパー１５を備えた側の端にオイルポンプ２を設けている。このため、オイルフィルムダンパー１５を潤滑したオイルは車両用電動機１Ｂ内を通過して減速機３に排出されるので、車両用電動機１Ｂ内を油路として活用することができる。これによって回転軸１１の共振を抑えるためのオイルを利用して車両用電動機１Ｂの冷却を行うことができる。

図６は、実施例４に係る車両用電動機の構造を示す断面図である。図６に示すように、本実施例では、オイルフィルムダンパー８１とオイルポンプ２を回転軸１１の減速機３側に設け、回転軸１１の反対側の端にリテーナ８３を設けたことが実施例１と異なる。その他の構成は実施例１と同じなので説明を省略する。

図６に示すオイルポンプ２は実施例１と同様に、回転軸１１の回転数に比例してオイルを吸入して吐出するように構成されたポンプであって、図６の矢印で示すように、オイルフィルムダンパー８１を潤滑したオイルを吸入し、再びオイルフィルムダンパー８１へ回転軸１１の回転数に比例したオイルの量及び圧力でオイルを吐出するようにしている。

また、図示していないが、オイルフィルムダンパー８１を潤滑したオイルを、一旦減速機３に排出してから、再びオイルポンプ２が減速機３からオイルを吸入して循環するようにしてもよい。

このように、本実施例に係る車両用電動機１Ｃでは、回転軸１１の減速機３に連結された側の端に、オイルフィルムダンパー８１とオイルポンプ２を設けたので、車両用電動機１Ｃにおける回転子１９とステータコア１７との間の部分をドライな状態に容易に保つことができて、オイルによる回転子１９とステータコア１７の間の粘性抵抗が発生しない。

また、本実施例では、オイルポンプ２とオイルフィルムダンパー８１が隣接して設けられているため、油路を短くすることができるが、その分、オイルの総量が少なくなり、オイルの劣化が早まるおそれがある。この場合、減速機３のケースを車両下方に向かって凸状に形成することにより、該ケース内部に、オイルを溜めることができ、減速機３のケースをオイルポンプ２のドレンタンクとして利用することができる。このように、オイルフィルムダンパー８１に隣接する減速機３のケースを、オイルを溜めるドレンタンクとして利用すれば、油路を短い状態にしたまま、オイルの総量を増やすことができ、オイルの劣化を抑制することができる。

図８は、図１で示した車両用電動機の構成を模式化したもので、実施例５に係る車両用電動機の構造を示すブロック図である。図８に示すように、本実施例では、オイルポンプ２から吐出されるオイルの量を調節するための切換バルブ９１と、車両用電動機１Ｄの回転数とトルク（負荷）とに基づいてオイルポンプ２及び切換バルブ９１を制御してオイルの量をコントロールする制御部（制御手段）９２とを備えている。その他の構成は実施例１と同じなので説明を省略する。

切換バルブ９１は、制御部９２から送信されるバルブ制御信号によってバルブ流路の切り換えが制御され、この流路の切り換えによってオイルポンプ２から吐出されるオイルの供給先をコントロールしている。

制御部９２は、回転軸１１の回転数と回転軸１１にかかるトルクとを検出して車両用電動機１Ｄにかかるトルクを制御すると共に、切換バルブ９１にバルブ制御信号を送信してバルブ流路の切り換えを制御している。このとき、制御部９２は車両用電動機１Ｄにトルクセンサを設置することによって回転軸１１にかかるトルクを検出してもよいし、減速機３の回転数と車両用電動機１Ｄに供給する電流値とから回転軸１１にかかるトルクを換算して検出するようにしてもよい。

次に、実施例５に係る車両用電動機の制御部９２によって実施されるオイル量制御処理を図９のフローチャートに基づいて説明する。図９に示すように、制御部９２は回転軸１１の回転数が予め設定された回転数規定値Ｒ１以上であるか否かを判定する（Ｓ９０１）。ここで、回転軸１１の回転数が回転数規定値Ｒ１以上であるときには回転軸１１にかかるトルクが予め設定された負荷規定値Ｔ１以下であるか否かを判定する（Ｓ９０２）。そして、回転軸１１にかかるトルクが負荷規定値Ｔ１以下であるときには、切換バルブ９１を切り換えて、オイルをオイルフィルムダンパー１５側へ供給するようにして、オイルポンプ２によるオイルの吐出量を回転軸１１の回転数に応じて増加させて（Ｓ９０３）、本実施例のオイル量制御処理を終了する。

一方、ステップＳ９０１において回転軸１１の回転数が回転数規定値Ｒ１未満の場合、あるいはステップＳ９０２において回転軸１１にかかるトルクが負荷規定値Ｔ１より大きい場合には、切換バルブ９１を減速機３側に切り換えて、オイルポンプ２から吐出されるオイルがオイルフィルムダンパー１５へ供給されないようにして（Ｓ９０４）、本実施例のオイル量制御処理を終了する。

次に、上述したオイル量制御処理における回転軸１１の回転数とトルクとの関係を図１０に基づいて説明する。図１０は、回転軸１１の回転数とトルクとに基づいて車両用電動機１Ｄの駆動領域と回生領域とを示している。これらの領域のうち、回転数規定値Ｒ１以上で、且つ負荷規定値Ｔ１以下の領域である領域Ｓ１は、切換バルブ９１を切り換えて、オイルをオイルフィルムダンパー１５側へ供給するようにして、オイルポンプ２によるオイルの吐出量を回転数に応じて増加させる領域である。この回転数規定値Ｒ１としては例えば６０００〜８０００ｒｐｍであり、負荷規定値Ｔ１としては例えば１〜２Ｎ／ｍである。

そして、回転数が回転数規定値Ｒ１未満か、あるいはトルクが負荷規定値Ｔ１より大きくなる領域、すなわち領域Ｓ１以外の領域では、切換バルブ９１を切り換えて、オイルを減速機３側へ供給する。これにより、オイルポンプ２にかかるトルクを減らし、オイルポンプ２を駆動するためのトルクを小さい状態にすることができるので、車両用電動機１Ｄのトルクを走行のために使うことができる。

一般的に高回転になると振動が発生しやすくなることから、実施例１では車両用電動機１への負荷の大小には関係なく高回転になればオイルフィルムダンパー１５へのオイルの供給量を増やすように構成していた。

しかしながら、高回転であっても負荷がかかっているとき、すなわち高回転で高負荷のときには振動が抑制される場合があるため、このような場合にはオイルフィルムダンパー１５へのオイルの供給量を増やす必要がなくなる。

そこで、実施例５では車両用電動機１Ｄが高回転で低負荷の場合にのみオイルフィルムダンパー１５へのオイルの供給量が増えるようにした。すなわち、回転数規定値Ｒ１以上で、且つ負荷規定値Ｔ１以下となる図１０の領域Ｓ１の場合にのみ切換バルブ９１をオイルフィルムダンパー１５側へ切り換えて、オイルフィルムダンパー１５側へオイルが供給されるようにして、オイルフィルムダンパー１５へのオイルの供給量が回転数に応じて増加するように構成した。

このような高回転で低負荷の状態とは、例えば４ＷＤから２ＷＤに移行するために駆動輪のクラッチを切った直後や緩い下り坂を走行しているような状態であり、電動機にかかる負荷が低下したにも関わらず電動機が回っているような状態である。

また、図１０の領域Ｓ１以外の領域ではオイルフィルムダンパー１５へのオイルの供給量を増加させないので、オイルポンプ２の吐出圧を上昇せず、オイルポンプ２を駆動するためのトルクを抑えることができ、省力化することが可能となる。

このように、本実施例に係る車両用電動機１Ｄでは、回転軸１１の回転数が回転数規定値Ｒ１以上であり、且つ回転軸１１にかかる負荷が負荷規定値Ｔ１以下のときには、切換バルブ９１をオイルフィルムダンパー１５側に切り換えて、回転軸１１の回転数に応じた量のオイルをオイルフィルムダンパー１５に供給するようにしたので、回転軸１１の共振を効果的に抑制することができる。また、回転軸１１の回転数が回転数規定値Ｒ１未満か、あるいは回転軸１１にかかる負荷が負荷規定値Ｔ１より大きいときにはオイルポンプ２にかかる負荷が軽減される。これによって、消費エネルギーを低減できるとともに、車両用電動機１Ｄで発生している駆動力のうちオイルポンプ２で消費される分の駆動力を車両の駆動力に振り分けることができる。したがって、車両用電動機１Ｄで発生した駆動力を有効に活用することができる。

図１１は、実施例６に係る車両用電動機における回転数とトルクとの関係を示す特性図である。図１１に示すように、本実施例では、回転軸１１の回転数が上昇するのにしたがって負荷規定値を徐々に大きくするようにしたことが実施例５と異なっている。その他の構成は実施例５と同じなので説明を省略する。

図１１に示すように、本実施例において制御部９２は、回転軸１１の回転数が回転数規定値Ｒ１未満において回転数規定値Ｒ２を越えると、負荷規定値を０から負荷規定値Ｔ１まで徐々に大きくなるように変化させている。

また、回転軸１１の回転数が回転数規定値Ｒ１以上では、回転軸１１の回転数が上昇するのにしたがって負荷規定値を負荷規定値Ｔ１から徐々に大きくなるように変化させている。

一般的に回転数が上昇すると振動が増える傾向にある。本実施例ではオイルの供給量を増加させるか否かを決定するためのしきい値である負荷規定値を、回転数が上昇するのにしたがって徐々に大きくなるように変化させている。これによってオイルの供給量を増加させる領域を図１０の領域Ｓ１から領域Ｓ２にまで広げるとともに、領域Ｓ３でもオイルの供給量を増加させられるように制御している。

このように、本実施例に係わる車両用電動機では、回転軸１１の回転数が上昇するのにしたがって負荷規定値が徐々に大きくなるようにしているため、オイルフィルムダンパー１５による共振減衰効果を回転数に応じて効率的に発揮させることができる。

とくに、回転軸１１の回転数が回転数規定値Ｒ１以上では、回転軸１１の回転数が上昇するのにしたがって負荷規定値が徐々に大きくなるようにしたので、高回転域においてオイルフィルムダンパー１５による共振減衰効果を効果的に発揮させることができる。

また、回転軸１１の回転数が回転数規定値Ｒ１未満では、回転軸１１の回転数が上昇するのにしたがって負荷規定値を０から徐々に大きくなるようにしたので、低回転であってもオイルフィルムダンパー１５による共振減衰効果を効果的に発揮させることが可能となる。

図１２は、実施例７に係る車両用電動機における回転数とトルクとの関係を示す特性図である。図１２に示すように、本実施例では、実施例５で説明した領域Ｓ１の外側に切換バルブ９１の切り換え量を変化させて、オイルフィルムダンパー１５へ供給されるオイルの割合を徐々に増加させる遷移領域Ｓ４を設けたことが実施例５と異なっている。その他の構成及び制御は実施例５と同じなので説明を省略する。

本実施例において制御部９２は、図１２に示すように、回転数規定値Ｒ１以上で、且つ負荷規定値Ｔ１以下となる領域Ｓ１では、図８に示した切換バルブ９１によるオイルフィルムダンパー１５へのオイルの供給量の割合を１００％とし、オイルポンプ２から回転数に応じて吐出されるオイルを、オイルフィルムダンパー１５へすべて供給するように制御する。

そして、遷移領域Ｓ４では、切換バルブ９１の切り換え度を図１３に示すように０〜１００％まで連続的に変化させてオイルフィルムダンパー１５に供給されるオイルの割合が徐々に増加するように制御する。

この遷移領域Ｓ４は、回転軸１１の回転数が回転数規定値Ｒ１未満で回転数規定値Ｒ２以上となる範囲か、あるいは回転軸１１にかかるトルクが負荷規定値Ｔ１より大きく負荷規定値Ｔ２以下となる範囲のいずれかである。

このように、本実施例に係る車両用電動機では、回転軸１１の回転数が回転数規定値Ｒ１未満の所定範囲か、あるいは回転軸１１にかかる負荷が負荷規定値Ｔ１より大きい所定範囲のいずれかの場合には、オイルフィルムダンパー１５に供給されるオイルの割合を徐々に増加させるように制御している。このため、遷移領域Ｓ４では必要に応じたオイルの量を供給することができ、消費エネルギーを節約することができる。また、遷移領域Ｓ４ではオイルポンプ２の負荷が徐々に変化するので、回転軸１１の回転数が変化したときに、オイルポンプ２で生じるロスにより車両の駆動力が段階的に変化するのを防ぐことができる。

図１４は、実施例８に係る車両用電動機の制御部９２によって実施されるオイル量制御処理を示すフローチャートである。本実施例では、車両用電動機が搭載された車両の車速、登り坂または下り坂を走行中か、並びに、その時の加速度に基づいて、オイルフィルムダンパー１５にオイルを供給するか否かを制御するようにしたことが実施例５と異なっている。その他の構成及び制御は実施例５と同じなので説明を省略する。

制御部９２は、図１４に示すように、車両用電動機が搭載された車両の車速を速度センサから取得して予め設定された車速規定値以上であるか否かを判定する（Ｓ１４０１）。ここで、車速が車速規定値未満のときには回転軸１１の回転数が低いと考えられる。このため、切換バルブ９１を減速機３側へ切り換えて、減速機３側へオイルが供給されるようにして（Ｓ１４０２）、本実施例のオイル量制御処理を終了する。

一方、車速が車速規定値以上のときには、車両の傾斜状態を検出するセンサ、例えばジャイロセンサから取得した情報に基づいて車両が走行している道路の勾配を検出して登り坂であるか否かを判定する（Ｓ１４０３）。ここで、登り坂を走行していると判定したときには車両の加速度が図１５に示す加速度ａ１〜ａ２の範囲であるか否かを判定する（Ｓ１４０４）。

そして、前後の加速度センサにより検出した車両の加速度がａ１〜ａ２の範囲であるときには、回転軸１１が高回転で、且つ低負荷であると考えられる。このため、切換バルブ９１を切り換えて、オイルをオイルフィルムダンパー１５側へ供給するようにして、オイルポンプ２によるオイルの吐出量を回転軸１１の回転数に応じて増加させて（Ｓ１４０５）、本実施例のオイル量制御処理を終了する。

一方、加速度がａ１〜ａ２の範囲でないときには回転軸１１が高回転であるが、低負荷ではないと考えられる。このため、切換バルブ９１を切り換えて、オイルを減速機３側へ供給するようにして、オイルポンプ２の吐出圧を増やすことなく小さい状態にして（Ｓ１４０２）、本実施例のオイル量制御処理を終了する。

また、ステップＳ１４０３において登り坂でないと判定された場合には、次に下り坂であるか否かを判定する（Ｓ１４０６）。そして、下り坂であると判定され、且つ加速度が図１５に示すａ３〜ａ４の範囲であると判定されたときには（Ｓ１４０７）、回転軸１１が高回転で、且つ低負荷であると考えられる。このため、切換バルブ９１を切り換えて、オイルをオイルフィルムダンパー１５側へ供給し、オイルポンプ２によるオイルの吐出量を回転軸１１の回転数に応じて増加させて（Ｓ１４０５）、本実施例のオイル量制御処理を終了する。

一方、ステップＳ１４０６において下り坂ではないと判定され、且つ加速度が図１５に示すａ５〜ａ６の範囲であると判定されたときには（Ｓ１４０８）、回転軸１１が高回転で、且つ低負荷であると考えられる。このため、切換バルブ９１を切り換えて、オイルをオイルフィルムダンパー１５側へ供給するようにして、オイルポンプ２によるオイルの吐出量を回転軸１１の回転数に応じて増加させて（Ｓ１４０５）、本実施例のオイル量制御処理を終了する。

また、ステップＳ１４０７において加速度がａ３〜ａ４の範囲ではない場合、及びステップＳ１４０８において加速度がａ５〜ａ６の範囲でない場合には、回転軸１１が高回転であるが低負荷ではないと考えられる。このため、切換バルブ９１を切り換えて、オイルを減速機３側へ供給するようにして、オイルポンプ２の吐出圧を増やすことなく小さい状態にして（Ｓ１４０２）、本実施例のオイル量制御処理を終了する。

このように、本実施例に係る車両用電動機では、搭載された車両の車速、上り坂または下り坂を走行中か、並びにその時の加速度に基づいて、オイルフィルムダンパー１５にオイルを供給するか否か、およびオイルフィルムダンパー１５に供給されるオイルの量を制御するようにしたので、車両の走行状態に応じて回転軸１１の共振を効果的に抑制することができる。

図１６は、実施例９に係る車両用電動機の制御部９２によって実行されるオイル量制御処理を示すフローチャートである。本実施例では、車両の速度に代わって、車両用電動機の回転数に基づいて、オイルフィルムダンパー１５にオイルを供給するか否かを制御するようにしたことが実施例８と異なっている。その他の構成及び処理は実施例８と同じなので説明を省略する。

実施例８では車速が車速規定値未満の場合には回転軸１１が高回転ではないと考えてオイルをオイルフィルムダンパー１５側に供給しないように制御しているが、車速が低くても高回転になる場合がある。そこで、本実施例では回転軸１１の回転数が高回転であるか否かを直接判定するようにしている。

制御部９２は、図１６に示すように、回転軸１１の回転数が予め設定された回転数規定値以上であるか否かを判定する（Ｓ１６０１）。

ステップＳ１６０１において回転軸１１の回転数が回転数規定値未満の場合には、切換バルブ９１を切り換えて、オイルを減速機３側へ供給するようにして、オイルポンプ２の吐出圧を増やすことなく小さい状態にして（Ｓ１６０２）、本実施例のオイル量制御処理を終了する。

一方、ステップＳ１６０１において回転軸１１の回転数が回転数規定値以下であると判定された場合には、ジャイロセンサから取得した情報に基づいて車両が走行している道路の勾配を検出して登り坂であるか否かを判定する（Ｓ１６０３）。ここで、登り坂を走行していると判定したときには、前後の加速度センサで検出した車両の加速度が図１５に示すａ１〜ａ２の範囲であるか否かを判定する（Ｓ１６０４）。

そして、加速度がａ１〜ａ２の範囲であるときには、低負荷であると考えられる。このため、切換バルブ９１を切り換えて、オイルをオイルフィルムダンパー１５側へ供給するようにして、オイルポンプ２によるオイルの吐出量を回転軸１１の回転数に応じて増加させて（Ｓ１６０５）、本実施例のオイル量制御処理を終了する。

一方、加速度がａ１〜ａ２の範囲でないときには回転軸１１が低負荷ではないと考えられる。このため、切換バルブ９１を切り換えて、オイルを減速機３側へ供給するようにして、オイルポンプ２の吐出圧を増やすことなく小さい状態にして（Ｓ１６０２）、本実施例のオイル量制御処理を終了する。

また、ステップＳ１６０３において登り坂ではないと判定された場合には、次に下り坂であるか否かを判定する（Ｓ１６０６）。ここで、下り坂であると判定され、且つ加速度が図１５に示すａ３〜ａ４の範囲であると判定されたときには、回転軸１１が低負荷であると考えられる。このため、切換バルブ９１を切り換えて、オイルをオイルフィルムダンパー１５側へ供給するようにして、オイルポンプ２によるオイルの吐出量を回転軸１１の回転数に応じて増加させて（Ｓ１６０５）、本実施例のオイル量制御処理を終了する。

一方、ステップＳ１６０６において下り坂ではないと判定され、且つ加速度が図１５に示すａ５〜ａ６の範囲であると判定されたときには、回転軸１１が低負荷であると考えられる。このため、切換バルブ９１を切り換えて、オイルをオイルフィルムダンパー１５側へ供給するようにして、オイルポンプ２によるオイルの吐出量を回転軸１１の回転数に応じて増加させて（Ｓ１６０５）、本実施例のオイル量制御処理を終了する。

また、ステップＳ１６０８において加速度がａ３〜ａ４の範囲ではない場合、及びステップＳ１６０９において加速度がａ５〜ａ６の範囲ではない場合には、回転軸１１が低負荷ではないと考えられる。このため、切換バルブ９１を切り換えて、オイルを減速機３側へ供給するようにして、オイルポンプ２の吐出圧を増やすことなく小さい状態にして（Ｓ１６０２）、本実施例のオイル量制御処理を終了する。

このように、本実施例に係る車両用電動機では、回転軸１１の回転数が回転数規定値以上であり、登り坂を走行中か否か、下り坂を走行中か否か、且つその時の車両の加速度が所定範囲であるか否によって、切換バルブ９１を切り換えて、オイルをオイルフィルムダンパー１５側に供給するか、減速機３側に供給するかを制御するようにしたので、車両の走行状態に応じて回転軸１１の共振を効果的に抑制することができる。

図１７は、実施例１０に係る車両用電動機の構造を示すブロック図である。図１７に示すように、本実施例では、車両用電動機１Ｅとオイルポンプ２との間にクラッチ１７１を設置し、切換バルブ９１を省いたことが実施例５と異なっている。その他の構成は実施例５と同じなので説明を省略する。

ここで、クラッチ１７１は、回転軸１１の回転をオイルポンプ２へ伝達しており、制御部９２からの締結量制御信号によって締結量が制御されてオイルポンプ２の回転数が制御されている。

このように、本実施例に係る車両用電動機１Ｅでは、回転軸１１とオイルポンプ２とをクラッチ１７１を介して連結し、制御部９２によってクラッチ１７１の締結量を制御している。このため、オイルポンプ２の回転数を容易に制御することができ、これによって適切な量のオイルをオイルフィルムダンパー１５に供給することができる。

実施例１〜１０では、オイルフィルムダンパーを車両用電動機の回転軸の一方の端部に設けた場合について説明したが、両端部に設けることもできる。

また、実施例１〜１０では、本発明の制振装置を車両用電動機に用いた場合について説明したが、本発明はこれに限らず、タービンなどの回転軸の共振を抑制する場合にも適用することができる。

また、実施例１〜１０では、オイルポンプを回転軸に直接、または、クラッチを介して連結した場合について説明したが、本発明は、これに限らず、オイルポンプの回転軸を電動機の回転軸と連結させず、車両用電動機に対し、オイルポンプを別体に設けることもできる。なお、この場合、オイルポンプを駆動する駆動源を別に設ける必要がある。

実施例１に係る車両用電動機の構造を説明するための断面図である。 実施例１に係る車両用電動機のオイルフィルムダンパーの構造を説明するための分解斜視図である。 実施例１に係る車両用電動機のオイルフィルムダンパーの構造を説明するために図１のＡ部を拡大した断面図である。 実施例２に係る車両用電動機の構造を説明するための断面図である。 実施例３に係る車両用電動機の構造を説明するための断面図である。 実施例４に係る車両用電動機の構造を説明するための断面図である。 電動機の回転数とオイルフィルムダンパーに供給される油量と電動機の振動特性との関係を表した特性図である。 実施例５に係る車両用電動機の構成を説明するためのブロック図である。 実施例５に係る車両用電動機によるオイル量制御処理を説明するためのフローチャートである。 実施例５に係る車両用電動機における電動機の回転数と負荷との関係を示す特性図である。 実施例６に係る車両用電動機における電動機の回転数と負荷との関係を示す特性図である。 実施例７に係る車両用電動機における電動機の回転数と負荷との関係を示す特性図である。 実施例７に係る車両用電動機におけるバルブ切り換えによるオイルフィルムダンパーへのオイルの供給量の割合を説明するための図である。 実施例８に係る車両用電動機によるオイル量制御処理を説明するためのフローチャートである。 実施例８に係る車両用電動機によるオイル量制御処理で利用される加速度の範囲を示す図である。 実施例９に係る車両用電動機によるオイル量制御処理を説明するためのフローチャートである。 実施例１０に係る車両用電動機の構成を説明するためのブロック図である。

符号の説明

１、１Ａ〜１Ｅ…車両用電動機
２…オイルポンプ
３…減速機
１０…ハウジング
１１…回転軸
１３、１４…ベアリング（軸受）
１５、８１…オイルフィルムダンパー（制振手段）
１６…リテーナ
１７…ステータコア
１８…コイル
１９…回転子
２１…回転軸
２３、６１、７１…油路
４１…レース
４２…凹部
４３…回転軸挿入孔
４５…オイル供給口
５１…アウターレース
５２…ベアリング球
５３…インナーレース
８３…リテーナ
９１…切換バルブ
９２…制御部（制御手段）
１７１…クラッチ

Claims (17)

1. 電動機の回転軸を回転可能に軸支する軸受と、前記軸受を支持する軸受支持部との間に、流体膜を形成する流体膜形成部と、
   前記流体膜形成部に流体を供給する流体供給手段とを備え、
   前記流体供給手段は、前記回転軸の回転数が大きいときに、前記回転軸の回転数が小さいときに比べ、前記流体膜形成部に供給する前記流体の供給量を増加させ、
   前記流体膜形成部の流体が前記電動機内を通過して循環することを特徴とする制振装置。
2. 前記流体供給手段は、前記回転軸の回転数の増加に比例して、前記流体膜形成手段に供給する前記流体の供給量を増加させることを特徴とする請求項１に記載の制振装置。
3. 前記流体供給手段は、前記回転軸に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の制振装置。
4. 前記回転軸を内包するとともに、前記軸受を支持するハウジングを備え、
   前記流体供給手段から前記流体膜形成部に流体を供給するための油路を、前記ハウジングの外表面と内表面の間に、前記回転軸の延在方向に沿って設けたことを特徴とする請求項１に記載の制振装置。
5. 前記回転軸を内包するとともに、前記軸受を支持するハウジングを備え、
   前記流体供給手段を、前記ハウジング内に設けたことを特徴とする請求項１に記載の制振装置。
6. 前記回転軸を内包するとともに、前記軸受を支持するハウジングを備え、
   前記回転軸の前記流体膜形成部を備えていない側の端に前記流体供給手段を設け、前記流体膜形成部に供給された流体を、前記ハウジング内に排出するとともに、前記ハウジング内を通過させ、前記流体供給手段に供給することを特徴とする請求項１に記載の制振装置。
7. 前記回転軸の前記流体膜形成部を備えた側の端に、前記流体供給手段を設けることを特徴とする請求項１に記載の制振装置。
8. 回転軸を回転させて、車両が走行するための駆動力を供給する車両用電動機であって、
   前記回転軸の両端を回転可能に軸支する軸受と、
   前記回転軸を内包するとともに、前記軸受を支持するハウジングと、
   少なくとも一方の前記軸受と前記ハウジングとの間にオイルフィルムを形成する環状部材と、
   前記環状部材にオイルを供給するオイルポンプとを備え、
   前記オイルポンプは、前記回転軸の回転数が大きいときに、前記回転軸の回転数が小さいときに比べ、前記環状部材に供給する前記オイルの供給量を増加させ、
   前記環状部材のオイルが前記車両用電動機内を通過して循環することを特徴とする車両用電動機。
9. 前記環状部材に供給されるオイル量を制御する制御手段を備え、
   前記制御手段は、前記回転軸の回転数が回転規定値以上で、且つ前記回転軸にかかる負荷が負荷規定値以下のときに、前記回転軸の回転数が前記回転規定値未満か、あるいは前記回転軸にかかる負荷が前記負荷規定値より大きいときに比べ、前記環状部材に供給する前記オイルの供給量を増加させることを特徴とする請求項８に記載の車両用電動機。
10. 前記制御手段は、前記回転軸の回転数が高いときに、前記回転軸の回転数が低いときに比べ、前記負荷規定値を大きくすることを特徴とする請求項９に記載の車両用電動機。
11. 前記制御手段は、前記回転軸の回転数が上昇するのに比例して、前記負荷規定値を大きくすることを特徴とする請求項９に記載の車両用電動機。
12. 前記制御手段は、前記車両の車速が車速規定値以上で、且つ前記車両の加減速度が加減速規定値以下のときに、前記車速が前記車速規定値未満か、あるいは前記加減速度が前記加減速度規定値より大きいときに比べ、前記環状部材に供給する前記オイルの供給量を増加させることを特徴とする請求項８に記載の車両用電動機。
13. 前記制御手段は、前記回転軸の回転数が回転規定値以上で、且つ前記車両の加減速度が加減速規定値以下のときに、前記回転軸の回転数が前記回転規定値未満か、あるいは前記加減速度が前記加減速度規定値より大きいときに比べ、前記環状部材に供給する前記オイルの供給量を増加させることを特徴とする請求項８に記載の車両用電動機。
14. 前記制御手段は、前記車両が上り坂を走行中か、下り坂を走行中かを判断し、前記車両が上り坂を走行中と判断したときには、下り坂を走行しているときに比べ、前記加減速規定値のうち加速度規定値を小さくするとともに、前記加減速規定値のうち減速度規定値を大きくすることを特徴とする請求項１２または１３に記載の車両用電動機。
15. 前記オイルポンプから前記環状部材へ供給されるオイルが通流する第一の油路と、
    前記環状部材から排出されたオイルが溜められるドレンタンクと、
    前記オイルポンプから前記ドレンタンクへ供給されるオイルが通流する第二の油路と、
    前記第一の油路と第二の油路との間に設けられた切り換え弁とを備え、
    前記制御手段は、前記切り換え弁を制御することにより前記環状部材に供給されるオイルの供給量を制御することを特徴とする請求項９乃至１４のいずれか１項に記載の車両用電動機。
16. 前記回転軸と前記オイルポンプとをクラッチを介して連結し、
    前記制御手段は、前記クラッチの締結量を制御することにより前記環状部材に供給されるオイルの供給量を制御することを特徴とする請求項９乃至１４のいずれか１項に記載の車両用電動機。
17. 請求項８乃至１６に記載された車両用電動機を備えた車両用駆動装置であって、
    前記車両用電動機の駆動トルクを駆動輪に伝達する減速機と、
    前記減速機を内包するケースとを備え、
    前記環状部材を備えた側の前記回転軸の端部を、前記減速機に連結し、前記環状部材に供給されたオイルを、前記減速機の前記ケース内に排出することを特徴とする車両用駆動装置。

Images