(57)【要約】【課題】自動車の走行時に電動モータをわずかに回転駆動させることにより、玉軸受に圧痕が生じるのを防ぐことができる車載用電動モータの運転方法を提供する。【解決手段】玉軸受１０，１１により軸支された回転軸９を介して、エンジン１のアイドルストップ時にのみトランスミッション３にＡＴＦの油圧を供給するための補助オイルポンプ８を駆動する電動モータ７の運転方法において、自動車が走行中であり、かつ、補助オイルポンプ８が不使用時である場合に、電動モータ７を微速回転又は間欠回転させる構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転がり軸受により軸支された回転軸を介して被駆動機器を駆動する車載用電動モータの運転方法において、車両が走行中であり、かつ、被駆動機器が不使用時である場合に、電動モータを微速回転又は間欠回転させることを特徴とする車載用電動モータの運転方法。
【請求項２】
前記被駆動機器が、エンジンのアイドルストップ時にのみ、トランスミッションにＡＴＦの油圧を供給するための補助オイルポンプであることを特徴とする請求項１に記載の車載用電動モータの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばエンジンのアイドルストップ時にトランスミッションにＡＴＦの油圧を供給する補助オイルポンプ等のような車両に搭載された被駆動機器の駆動を行う電動モータにおいて、この電動モータの回転軸を軸支する転がり軸受を保護するための車載用電動モータの運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＡＴ（自動変速機）を備えた自動車は、一般に図３に示すように、内燃機関であるエンジン１の回転をトルクコンバータ２を介してトランスミッション３で変速し、図示しない駆動輪に伝えるようになっている。トランスミッション３は、変速のための油圧と潤滑用としてＡＴＦ（オートマチック・トランスミッション・フルード）を用いている。そして、このＡＴＦは、エンジン１の回転を駆動力として動作する主オイルポンプ４により、ドレイン５からトランスミッション３に循環供給されるようになっている。また、トルクコンバータ２も、動力伝達媒体流体として、図示を省略しているが、この主オイルポンプ４からＡＴＦの供給を受けている。
【０００３】
上記自動車には、エンジン１のアイドリング動作時に、アイドルストップ制御装置６によってこのエンジン１を停止させるアイドルストップ機能を装備することにより、燃費向上や環境保全を図るようにしたものがある。このアイドルストップ制御装置６は、自動車の走行速度やセレクトレバーの位置、ペダル操作等の各種運転情報に基づいてエンジン１を制御するものであり、例えばブレーキペダルを踏んで徐々に減速しながら停車した場合のように、信号待ちや渋滞等による停車時にエンジン１を停止させるようになっている。そして、例えばブレーキペダルから足が離れた場合等のように、再び走行を開始することが予測されると、エンジン１を再始動する。また、例えば急停車した場合等のように直ぐに走行を再開することが予測されるときや、エンジン１の温度が低かったりバッテリの残量が少ない場合等のように、エンジン１の再始動の負担が大きいときには、このエンジン１を停止させないようにしている。
【０００４】
しかしながら、上記アイドルストップ機能により自動車の停車中にエンジン１が停止すると、主オイルポンプ４が動作しなくなり、トランスミッション３等へのＡＴＦの供給が止まって油圧がダウンすることになる。すると、エンジン１が再始動して直ぐにアクセルペダルが踏み込まれたような場合に、主オイルポンプ４がＡＴＦの供給を再開しても油圧は瞬時には復帰しないので、エンジン１が一旦空吹かし状態となり、その後復帰した油圧により急発進する等して、スムーズな走行の再開ができないことがある。
【０００５】
そこで、従来は、主オイルポンプ４の他に、電動モータ７で駆動される補助オイルポンプ８でもＡＴＦの供給を行うことができるようにし、アイドルストップ機能によりエンジン１が停止した場合には、この補助オイルポンプ８によって油圧を維持できるようにしている。即ち、アイドルストップ制御装置６は、アイドルストップ機能によりエンジン１を停止させると、このエンジン１が停止している間、電動モータ７に駆動電源を供給して補助オイルポンプ８を動作させるようにしている。
【０００６】
上記電動モータ７と補助オイルポンプ８は、これらを一体化して自動車への組み付けを便利にしたものが従来から種々提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、本出願人は、図４に示すように、このような電動モータ７と補助オイルポンプ８を一体化し、これら電動モータ７と補助オイルポンプ８が共用する回転軸９を両端部で玉軸受１０，１１により軸支した電動ポンプを既に提案している（特願２００３−２３５２４号「電動内接ギヤポンプ」）。この電動ポンプの電動モータ７は、ロータに永久磁石７ａを配置すると共に、ステータのコア７ｂにコイル７ｃを巻回したものであり、センサレスモータとして用いている。また、補助オイルポンプ８は、内歯を備えたアウタロータ８ａの内周側に外歯を備えたインナロータ８ｂを噛み合わせ、これらのロータ８ａ，８ｂを偏心して回転自在に配置したトロコイドポンプを用いている。
【０００７】
ところが、上記電動ポンプを図３に示したアイドルストップ機能の電動モータ７と補助オイルポンプ８として用いた場合、自動車が停車しているときにのみアイドルストップ制御装置６によって電動モータ７が回転駆動し、自動車の走行中は常に電動モータ７が停止していることになる。しかしながら、これら電動モータ７や補助オイルポンプ８の回転軸９を軸支する玉軸受１０，１１は、回転軸９が停止中には、転動体である複数のボール１０ａ，１１ａが外輪１０ｂ，１１ｂと内輪１０ｃ，１１ｃの軌道面上で停止しているので、この状態で自動車の走行に伴う振動を繰り返し受けると、ボール１０ａ，１１ａが軌道面の同じ場所に何度も衝突して圧痕を生じ易くなる。特に、電動モータ７のロータは、トルクを得るために軸径を太くすることが多く、図３に示した永久磁石７ａ等が配置されるために、回転軸９の重量が比較的重くなるので、振動を受けてボール１０ａ，１１ａが軌道面に衝突したときの衝撃が大きくなる。
【０００８】
このため、アイドルストップ機能に用いる電動モータ７の回転軸９が玉軸受１０，１１によって軸支されている場合、従来は、これらの玉軸受１０，１１の外輪１０ｂ，１１ｂや内輪１０ｃ，１１ｃの軌道面に圧痕が生じ易くなり、軸受の寿命が短縮されるおそれがあるという問題があった。また、このような問題は、電動モータ７と補助オイルポンプ８とが一体化された電動ポンプに限らず、単体の電動モータ７を用いる場合も同様であり、玉軸受１０，１１に限らず、各種ころ軸受を含む転がり軸受を用いる場合も同様である。さらに、このような問題は、アイドルストップ機能に用いられる電動モータ７に限らず、車両の走行時に長時間使用されないことのある被駆動機器を駆動する電動モータにも共通するものである。
【特許文献１】特開平９−３２７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、車両の走行時に電動モータを長時間回転駆動させていないと、この電動モータの回転軸を軸支する転がり軸受の寿命が短縮されるという問題を解決しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明は、転がり軸受により軸支された回転軸を介して被駆動機器を駆動する車載用電動モータの運転方法において、車両が走行中であり、かつ、被駆動機器が不使用時である場合に、電動モータを微速回転又は間欠回転させることを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、前記被駆動機器が、エンジンのアイドルストップ時にのみ、トランスミッションにＡＴＦの油圧を供給するための補助オイルポンプであることを特徴とする。
【００１２】
なお、車両の走行時と被駆動機器の不使用時は、必ずしもそれぞれ独立に検出する必要はない。例えば、通常のアイドルストップ機能では、アイドルストップ制御装置等が車両の走行中には必ず補助オイルポンプを使用しないような制御を行うので、このアイドルストップ制御装置等による走行中であるかどうかの判断をもって、「車両が走行中であり、かつ、被駆動機器が不使用時である場合」かどうかの判断として用いることもできる。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、車両が走行中であり転がり軸受が振動を受ける可能性がある場合であって、被駆動機器が不使用時であり電動モータの回転軸が停止している場合に、電動モータを微速回転又は間欠回転させる。従って、車両が走行により振動を受けても、回転軸がわずかに回転駆動されて転がり軸受のボールやころ等が軌道面上の位置を随時変化させるので、この軌道面上に圧痕を生じるようなおそれがなくなり、転がり軸受の寿命が短縮されるのを防ぐことができるようになる。車両が走行中でなければ、転がり軸受が振動を受けることはないので、電動モータを回転駆動させる必要はない。また、被駆動機器が使用時であれば、電動モータは適宜回転駆動しているので、この電動モータをさらに回転駆動させるように制御する必要はない。
【００１４】
請求項２の発明によれば、エンジンのアイドルストップ時にのみ動作し、その他の場合に動作することなく長期間走行中の振動を受け続ける補助オイルポンプの電動モータの転がり軸受を確実に保護することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の最良の実施形態について説明する。
【００１６】
本実施形態は、図３に示したＡＴ車のアイドルストップ機能で用いる補助オイルポンプ８の電動モータ７の運転方法について説明する。また、これらの電動モータ７と補助オイルポンプ８は、図４で示したように、回転軸９を共用して一体化した電動ポンプを用いる場合を示す。なお、図１においても、図３に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。
【００１７】
図１に示す本実施形態のアイドルストップ制御装置６も、図３に示した場合と同様に、自動車の走行速度や運転操作等の各種運転情報に基づいて、停車中にエンジン１を停止させるようになっている。即ち、このアイドルストップ制御装置６は、自動車が走行中にはエンジン１を停止させない。自動車が走行中かどうかは、例えば自動車の走行速度を検出することにより判断することができる。ここで、自動車がわずかでも動いている場合の全てを走行中であると判断してもよいが、例えば動き始めの一定時間は除外したり、極めて低速の走行時を除外するために、所定速度以上で走行している場合だけを走行中とすることもできる。そして、この場合の走行中ではないとの判断、即ち停車しているとの判断は、始動直後や所定速度未満で走行している場合を含むことになる。この走行速度は、駆動輪やプロペラシャフト等の回転速度から検出することもできるが、例えば、位置情報システムや路上の磁気マーカー等を検出することにより算出したり、自動車の進行方向に沿った加速度を検出し時間積分することにより算出することも可能である。このようにしてアイドルストップ制御装置６が走行中かどうかを判断した走行中情報は、玉軸受保護駆動制御装置１２に送られるようになっている。
【００１８】
また、このアイドルストップ制御装置６は、自動車が停車中には、信号待ちや渋滞、その他の通常の一時停止による停車のような場合にのみ、アイドルストップ機能によりエンジン１を停止させ、急停車の場合やエンジン１の再始動による負担が大きいような場合にはこのエンジン１を停止させない。そして、このアイドルストップ制御装置６は、アイドルストップ機能によりエンジン１を停止させると、補助オイルポンプ８の電動モータ７にアイドルストップ時の駆動電源を供給し、この電動モータ７を連続的に回転駆動させる。このようにエンジン１が停止すると主オイルポンプ４からのトランスミッション３等へのＡＴＦの供給が停止するが、この電動モータ７を回転駆動させることにより、補助オイルポンプ８がＡＴＦの供給を代替えするので、従来と同様に、アイドルストップ時のトランスミッション３等の油圧を維持することができる。なお、本実施形態では、電動モータ７にセンサレスモータを用いているので、このセンサレスモータのドライバ回路が図４に示したステータのコイル７ｃに誘起される逆起電力を検出してロータの回転位置を推定すると共に、この推定した回位置に応じて直流電源をインバータにより交番電流に変換してコイル７ｃに供給している。従って、アイドルストップ制御装置６は、この電動モータ７のドライバ回路に直流電源を供給するだけで回転駆動させることができ、この電源電圧を変化させることにより速度制御を行うこともできる。しかも、ドライバ回路からロータの回転速度の情報を得ることにより、この速度制御をフィードバック制御とすることもできる。
【００１９】
上記玉軸受保護駆動制御装置１２は、アイドルストップ制御装置６から走行中と判断された走行中情報を受け取ると、補助オイルポンプ８の電動モータ７に玉軸受保護用の駆動電源を供給し、この電動モータ７を回転駆動させる。玉軸受保護用の駆動電源は、電動モータ７を例えば数分程度の比較的長い時間間隔で、例えば数秒程度の短時間だけ回転駆動させる間欠回転を行うための直流電源である。従って、この玉軸受保護用の駆動電源は、デューティ比の非常に小さいパルス状となり、長時間にわたってこの電源を供給しても消費電力は極めて小さいものとなる。また、このように電動モータ７が間欠的に回転駆動して補助オイルポンプ８が動作しても、走行中は主オイルポンプ４が動作しているので、トランスミッション３等へのＡＴＦの供給には全く影響しない。
【００２０】
上記のようにして電動モータ７を間欠的に回転駆動させている玉軸受保護駆動制御装置１２は、アイドルストップ制御装置６からの走行中情報が停車中であると判断されたものに切り替わった場合には、玉軸受保護用の駆動電源の供給を停止するので、これに伴い電動モータ７も回転駆動を停止する。ただし、アイドルストップ制御装置６がさらにアイドルストップ機能によりエンジン１を停止させた場合には、アイドルストップ時の駆動電源が供給されるので、電動モータ７は連続的に回転駆動されることになる。もっとも、自動車が停車中であっても、アイドルストップ制御装置６がエンジン１を停止させない場合には、主オイルポンプ４がＡＴＦを供給するので、電動モータ７にアイドルストップ時の駆動電源を供給することもない。
【００２１】
上記構成により、例えば図２に示す時刻ｔ０に自動車が発進して走行を開始すると、アイドルストップ制御装置６から走行中と判断された走行中情報が玉軸受保護駆動制御装置１２に送られるので、この玉軸受保護駆動制御装置１２は、電動モータ７に玉軸受保護用の駆動電源を供給する。この玉軸受保護用の駆動電源は、例えば時刻ｔ１から時刻ｔ２までの短い期間ＴＯＮだけ電動モータ７を回転駆動（ＯＮ）させた後に、この時刻ｔ２から時刻ｔ３までの比較的長い期間ＴＯＦＦ中電動モータ７を停止（ＯＦＦ）させ、これを期間ＴＯＮ＋ＴＯＦＦの周期で繰り返すパルス状の直流電源である。従って、図４に示した電動ポンプの回転軸９を軸支する玉軸受１０，１１が自動車の走行により振動を受けても、電動モータ７が間欠的に回転駆動されて、ボール１０ａ，１１ａが外輪１０ｂ，１１ｂや内輪１０ｃ，１１ｃの軌道面上の位置を随時変化させるので、この軌道面に圧痕が生じるようなことがなくなる。なお、この電動モータ７を繰り返し期間ＴＯＮだけ回転駆動させても、その後にボール１０ａ，１１ａが毎回又は周期的に軌道面上の同じ位置に停止するような場合には、例えば期間ＴＯＮの長さをわずかずつ変化させるようにすればよい。また、電動モータ７のロータの回転角を検出できる場合には、期間ＴＯＮの回転駆動後のこの回転角が全周にわたって均等に分散して分布するように制御することもできる。
【００２２】
上記自動車がプレーキペダルを踏むことにより徐々に減速して時刻ｔ４に停止すると、アイドルストップ制御装置６からの走行中情報が停車中に切り替わるので、玉軸受保護駆動制御装置１２は、電動モータ７への玉軸受保護用の駆動電源の供給を停止する。ただし、アイドルストップ制御装置６は、このような停車を信号待ちや渋滞中等の通常の停車と判断するので、アイドルストップ機能によりエンジン１を停止させると共に、電動モータ７にアイドルストップ時の駆動電源を供給し、この時刻ｔ４以降は連続的に回転駆動される。
【００２３】
なお、上記実施形態では、アイドルストップ機能で用いる補助オイルポンプ８の電動モータ７について説明したので、自動車の走行中であれば必ず補助オイルポンプ８は不使用時となるため（ただし、補助オイルポンプ８の不使用時には必ずしも走行中とは限らない）、玉軸受保護駆動制御装置１２は、走行中情報だけに基づいて電動モータ７に玉軸受保護用の駆動電源を供給するかどうかを判断した。しかしながら、各種のハイブリッド車によっては、走行中であっても、例えば回生制動時に燃料噴射を止めてエンジン１を停止させる場合がある。そして、この場合に、主オイルポンプ４がエンジン１の回転にのみ従って動作するものであれば、走行中にもこの主オイルポンプ４が停止するので、アイドルストップ機能と同様に、電動モータ７を回転駆動させて補助オイルポンプ８を動作させる必要が生じる。従って、このような場合は、走行中であっても、玉軸受保護駆動制御装置１２が補助オイルポンプ８を使用中かどうかを判断して、不使用時には電動モータ７に玉軸受保護用の駆動電源を供給するようにする。
【００２４】
また、ワイパやパワーウインドウ等の駆動機構は、自動車の走行中にも必要がなければ長時間使用しないことは当然であり、必要があれば走行中か停車しているかにかかわらず使用されるものである。しかも、不使用時のワイパやパワーウインドウ等の停止位置が決まっているために、この駆動機構を回転駆動する電動モータの回転軸の停止角度位置も一定となって、走行中の振動による玉軸受への負担が特に大きくなるおそれがある。従って、電動モータが回転駆動する被駆動機器は、補助オイルポンプ８には限定されず、これらワイパやパワーウインドウ等の駆動機構のように、自動車に搭載される各種の機器が含まれる。そして、このような被駆動機器を回転駆動する電動モータは、一般に、自動車が走行中であることと、この被駆動機器が不使用時であることを別個に検出して制御する必要がある。
【００２５】
ここで、被駆動機器の不使用時とは、この被駆動機器が動作する必要のない場合の他、全く動作してはならない、又は、所定以上に動作してはならない場合も含むことができる。例えば、本実施形態で示した補助オイルポンプ８の場合には、少なくともエンジン１が回転していれば不使用時となり、このような場合にＡＴＦを供給する必要はない。しかし、ワイパやパワーウインドウ等の駆動機構では、動作するように操作されていない場合が不使用時となり、この不使用時には基本的には動作してはならない。
【００２６】
また、上記実施形態では、玉軸受保護駆動制御装置１２が電動モータ７を間欠回転させる場合を示したが、消費電力が十分に小さければよいので、微速回転させるようにしてもよい。この微速とは、被駆動機器の使用時における電動モータの平均的な回転速度よりも十分に低速で回転駆動させることをいう。被駆動機器の使用時であっても、電動モータは、瞬間的に又は一時的に停止したり極めて低速で回転駆動される場合があるので、この微速は、必ずしも使用時の電動モータの最低速度よりも低速である必要はない。ただし、本実施形態の電動モータ７の場合のように、使用時における回転速度に下限があり、この最低速度が十分速い回転速度である場合の微速は、省電力のためにこの最低速度よりも十分に低速にすべきである。
【００２７】
また、上記実施形態では、センサレスモータからなる電動モータ７を用いる場合を示したが、ブラシレスモータやインダクションモータ等の他の電動モータを用いることもできる。そして、玉軸受保護駆動制御装置１２が供給する玉軸受保護用の駆動電源も、直流電源に限らず、この電動モータの種類に応じたものを供給する。さらに、この電動モータには、このような駆動電源を供給する代わりに、ドライバ回路に制御信号を送ることにより、このドライバ回路の制御によって間欠回転や微速回転を行わせるようにすることもできる。そして、これらはアイドルストップ制御装置６のアイドルストップ時の駆動電源の場合も同様である。
【００２８】
また、上記実施形態では、走行中に電動モータ７を回転駆動させて補助オイルポンプ８が動作してもＡＴＦの供給に影響のない場合を示したが、ワイパやパワーウインドウ等の駆動機構では、不使用時、即ち動作するように操作されていないときには、上記のように基本的には動作してはならないことになる。ただし、これらの駆動機構でも、伝動装置の遊びの範囲内で電動モータだけを回転駆動することは可能であるため、玉軸受保護駆動制御装置１２は、この範囲内で繰り返し往復するように回転駆動させればよい。さらに、搭乗者が気付かない程度の範囲内で、ワイパやウインドウガラス等を実際に動作させることも許容され得る場合があるので、この範囲内で繰り返し往復するように回転駆動させることもできる。
【００２９】
また、上記本発明では、自動車が走行中であることを検出して制御を行ったが、これに代えて、自動車に加速度センサを取り付けて、又は、既に他の目的で装備された加速度センサを利用して、この加速度が所定以上であり、かつ、被駆動機器が不使用時である場合に、電動モータを微速回転又は間欠回転させるようにする運転方法もある。このような加速度センサを用いれば、振動を受ける可能性のある走行中ではなく、実際に振動を受けたときにのみ制御を行うことができるので、例えば極めて滑らかで振動のない走行中に電動モータを回転駆動させて電力を無駄に消費するのを防止することができるようになる。この加速度センサは、本実施形態の場合であれば、電動モータ７や補助オイルポンプ８の回転軸９を軸支する玉軸受１０，１１に悪影響を与えるおそれのある振動のみを検出することが最適であるため、トランスミッション３の付近や電動モータ７や補助オイルポンプ８の近傍に設置することが好ましく、回転軸９のラジアル方向の加速度を検出するように設置することが好ましい。
【００３０】
また、上記実施形態では、電動モータが被駆動機器を回転駆動する回転軸を玉軸受１０，１１が軸支する場合を示したが、振動による圧痕が生じるおそれがあるのは、このような玉軸受１０，１１に限らず、転動体を用いる転がり軸受一般に共通するものであり、各種のころ軸受の場合も同様となる。さらに、上記実施形態では、電動モータ７と補助オイルポンプ８が回転軸９を共用して一体化された電動ポンプについて示したが、電動モータと被駆動機器がこのように一体化されている必要はなく、電動モータの回転軸が被駆動機器に継ぎ手やその他の伝動装置で連結されていてもよい。
【００３１】
また、上記実施形態では、自動車について説明したが、路上や軌道上を走行し、この走行中に振動を受けるものであれば、どのような車両にも実施可能であり、必ずしも動力源としてエンジンを備えているものにも限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであって、アイドルストップ用の補助オイルポンプを駆動する電動モータの駆動制御装置のブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すものであって、自動車の走行状態とアイドルストップ用の補助オイルポンプを駆動する電動モータに供給する駆動電源とを示すタイムチャートである。
【図３】従来例を示すものであって、アイドルストップ用の補助オイルポンプを駆動する電動モータの駆動制御装置のブロック図である。
【図４】アイドルストップ用の補助オイルポンプとこれを駆動する電動モータからなる電動ポンプの構造を説明する縦断面側面図である。
【符号の説明】
【００３３】
３    トランスミッション
４    主オイルポンプ
６    アイドルストップ制御装置
７    電動モータ
８    補助オイルポンプ
９    回転軸
１０    玉軸受
１１    玉軸受
１２    玉軸受保護駆動制御装置
【図１】
2005098468.tif 000003
【図２】
2005098468.tif 000004
【図３】
2005098468.tif 000005
【図４】
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