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公開番号2025092915
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-23
出願番号2023208324
出願日2023-12-11
発明の名称モータの軸受システム
出願人マツダ株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類F16C 32/00 20060101AFI20250616BHJP(機械要素または単位;機械または装置の効果的機能を生じ維持するための一般的手段)
要約【課題】軸受を転がり軸受から滑り軸受へと切り替えるときに軸受と回転軸との接触を防止する。
【解決手段】モータの軸受システム20は、モータ1の回転軸2を支持するように構成された軸受4と、軸受が回転軸に固定されて転がり軸受として機能する固定状態と、軸受が回転軸から解放されて気体潤滑を用いる滑り軸受(気体軸受)として機能する解放状態と、を切り替え可能に構成されたクラッチ10と、固定状態と解放状態とを切り替えるようにクラッチを制御するよう構成された制御装置50と、を有し、制御装置は、固定状態から解放状態へと切り替える状況において、軸受を滑り軸受として機能させる場合の負荷能力を判断して、その判断結果に応じて、固定状態から解放状態へと徐々に切り替えるようにクラッチを制御するよう構成されている。
【選択図】図10
特許請求の範囲【請求項１】
モータの軸受システムであって、
モータの回転軸を支持するように構成された軸受と、
前記軸受が前記回転軸に固定されて転がり軸受として機能する第１状態と、前記軸受が前記回転軸から解放されて気体潤滑を用いる滑り軸受として機能する第２状態と、を切り替え可能に構成された切替機構と、
前記第１状態と前記第２状態とを切り替えるように前記切替機構を制御するよう構成された制御装置と、
を有し、
前記制御装置は、前記第１状態から前記第２状態へと切り替える状況において、前記軸受を前記滑り軸受として機能させる場合の負荷能力を判断して、その判断結果に応じて、前記第１状態から前記第２状態へと徐々に切り替えるように前記切替機構を制御するよう構成されている、ことを特徴とするモータの軸受システム。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記回転軸の軸心位置を検出する軸心位置センサを更に有し、
前記制御装置は、前記軸心位置に対応する前記回転軸の偏心率に基づき、前記負荷能力が前記軸受を前記滑り軸受として機能させることができる状態にあるか否かを判断し、前記負荷能力が前記軸受を前記滑り軸受として機能させることができる状態にあると判断した場合に、前記第１状態から前記第２状態へと切り替える方向に前記切替機構を制御するよう構成されている、
請求項１に記載のモータの軸受システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記回転軸に付与される軸荷重を更に用い、前記偏心率と前記軸荷重との関係に基づき、前記負荷能力が前記軸受を前記滑り軸受として機能させることができる状態にあるか否かを判断するよう構成されている、請求項２に記載のモータの軸受システム。
【請求項４】
前記回転軸の軸回転速度を検出する軸回転速度センサ、及び、前記軸受の軸受回転速度を検出する軸受回転速度センサを更に有し、
前記制御装置は、前記軸回転速度と前記軸受回転速度との関係に基づき、前記負荷能力が前記軸受を前記滑り軸受として機能させることができる状態にあるか否かを判断し、前記負荷能力が前記軸受を前記滑り軸受として機能させることができる状態にあると判断した場合に、前記第１状態から前記第２状態へと切り替える方向に前記切替機構を制御するよう構成されている、
請求項１又は２に記載のモータの軸受システム。
【請求項５】
前記軸受は、前記回転軸の外周を取り囲むように設けられた外輪と、前記外輪の内側に配置され、前記回転軸との間に隙間を介して設けられた内輪と、前記外輪と前記内輪との間に介装された複数の転動体と、を備え、
前記切替機構は、前記回転軸の軸方向に沿って前記軸受と並列して当該回転軸の外周上に設けられると共に、前記軸方向に移動可能に設けられたクラッチを備え、
前記クラッチは、前記軸方向において前記軸受側に移動して当該軸受を押し付けることにより、前記軸受の前記内輪を前記回転軸に固定して前記第１状態を形成する一方で、前記軸方向において前記軸受と反対側に移動して当該軸受から離間することにより、前記内輪を前記回転軸から解放して前記第２状態を形成し、
前記制御装置は、前記第１状態から前記第２状態へと切り替える状況において、前記負荷能力に基づき、前記クラッチから前記軸受に付与される押し付け力を徐々に弱める制御を行うように構成されている、
請求項１又は２に記載のモータの軸受システム。
【請求項６】
前記制御装置は、前記モータの軸受システムが搭載された車両が加速するときに、前記負荷能力に基づき、前記第１状態から前記第２状態へと徐々に切り替えるように前記切替機構を制御するよう構成されている、請求項１又は２に記載のモータの軸受システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの軸受システムに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば車両の動力源（エンジンやモータ）の回転軸などを支持する軸受として、転がり軸受や滑り軸受が用いられている。転がり軸受は、低回転領域においてフリクションが小さい一方、滑り軸受は、低回転領域においてフリクションが大きい。他方で、転がり軸受は、転がり疲労により寿命が有限であるが、滑り軸受は、潤滑が適切な条件下では寿命が永久的である。
【０００３】
ここで、転がり軸受及び滑り軸受の両方を有するようにシステムを構成して、上記のような各軸受の特性に応じて、適用する軸受を切り替える技術が提案されている。例えば、特許文献１には、ハウジングに収納された回転体を支持する滑り軸受と、滑り軸受に並列に配設され、回転体を支持する転がり軸受と、転がり軸受の内輪又は外輪を軸方向に移動させることで、回転体を支持するように機能させる軸受を切り替える移動機構と、を有するシステムが記載されている。特に、このシステムでは、移動装置の駆動により内輪又は外輪を軸方向に相対移動させることで転がり軸受のラジアル隙間を変化させ、転がり軸受のラジアル隙間が滑り軸受のラジアル隙間より大きい場合には滑り軸受のみを機能させる一方、転がり軸受のラジアル隙間が滑り軸受のラジアル隙間より小さい場合には転がり軸受のみを機能させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００９－１９７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的なエンジン（内燃機関）においては、高回転領域において、滑り軸受を適用するのが効果的である。この滑り軸受には、通常、潤滑油による流体潤滑が用いられている。ところで、エンジンよりも高回転で動作するモータでは、このような滑り軸受をモータの高回転領域において適用すると、潤滑油の流体摩擦や抵抗が大きくなり、モータの電費が低下するという問題がある。
【０００６】
上記のような問題から、本件発明者は、潤滑油よりも粘度が小さい気体での潤滑（気体潤滑）を用いる気体軸受（典型的には空気軸受）を、滑り軸受として適用することを考えた。このような滑り軸受を実現するためには、軸受と回転軸との接触防止のために、これらの間に気体層を確実に形成する必要がある。この気体層の形成には、軸受と回転軸との間に生じる所謂くさび効果及び絞り効果を利用するのが良いと考えられる。しかしながら、くさび効果及び絞り効果は、基本的にはモータの高回転領域でしか得られないので、これら効果を利用しようとする方法では、モータの低回転領域において軸受と回転軸とが接触（固体接触）してしまう可能性がある。
【０００７】
以上のことから、本件発明者は、モータの回転速度（軸回転速度）に応じて、適用する軸受を転がり軸受と滑り軸受との間で切り替えることを考えた。つまり、低回転領域では転がり軸受を用いる一方で、高回転領域では滑り軸受を用いることを考えた。しかしながら、本件発明者は、鋭意研究を重ねた結果、軸受を転がり軸受から滑り軸受（気体軸受）へと切り替えるときに、軸受を滑り軸受として機能させる場合の負荷能力（換言すると負荷容量）が十分でないと、軸受と回転軸とが接触してしまうことがわかった。
【０００８】
したがって、本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、軸受を転がり軸受から滑り軸受へと切り替えるときに軸受と回転軸との接触を防止することが可能なモータの軸受システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明は、モータの軸受システムであって、モータの回転軸を支持するように構成された軸受と、軸受が回転軸に固定されて転がり軸受として機能する第１状態と、軸受が回転軸から解放されて気体潤滑を用いる滑り軸受として機能する第２状態と、を切り替え可能に構成された切替機構と、第１状態と第２状態とを切り替えるように切替機構を制御するよう構成された制御装置と、を有し、制御装置は、第１状態から第２状態へと切り替える状況において、軸受を滑り軸受として機能させる場合の負荷能力を判断して、その判断結果に応じて、第１状態から第２状態へと徐々に切り替えるように切替機構を制御するよう構成されている、ことを特徴とする。
【００１０】
このように構成された本発明によれば、軸受が転がり軸受として機能する第１状態から、軸受が滑り軸受（気体軸受）として機能する第２状態への切り替えを、軸受を滑り軸受として機能させる場合の負荷能力が十分であるときに徐々に行うことが可能となる。したがって、本発明によれば、軸受を転がり軸受から滑り軸受へと切り替えるときに、軸受と回転軸との接触（固体接触）を防止することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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