CN1664416A - 旋转部件装配结构和采用其的动力机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种装配结构。在将太阳轮(31)装配到转轴(36)时，太阳轮(31)突起部分(90)的外周表面通过花键装置在耦合部分(92)上连接到转轴(36)套筒部分(91)的内周表面。卡环(70)被安装在太阳轮(31)的台肩部件(93)和转轴(36)的套筒部分(91)的顶端之间。在太阳轮(31)的突起部分(90)的顶端和转轴(36)的底部(94)之间形成一个宽度(L1)的间隙。此宽度(L1)小于卡环(70)的宽度(L2)和止推轴承(72)的宽度(L3)，并且还小于在转轴(36)向太阳轮(31)移动时分析器(80)停止正常操作情况下转轴(36)的移动距离。结果，可将旋转部件(31、36)轴向位置的波动限制在确保旋转部件上安装的装备正常工作的范围内。
Description
技术领域
本发明涉及一种旋转部件装配结构和采用其的动力机构。更具体而言，本发明涉及一种旋转部件装配结构和采用该旋转部件装配结构的动力机构，所述旋转部件装配结构用于共轴和一体地旋转地将第一旋转部件装配到第二旋转部件，所述第一旋转部件具有凸出地形成的凸出末端部分，所述第二旋转部件具有凹入地形成以与所述第一旋转部件的所述凸出末端部分匹配的凹入末端部分。
背景技术
根据一种此类型的公知旋转部件装配结构，在其中来自发动机或者电机的动力输入或者输出通过行星齿轮被输出到驱动轴的混合动力车中，其上安装有检测旋转状态的分析器的电机的旋转轴和该行星齿轮的太阳轮轴被一体地旋转地装配到彼此。
在此装配结构中，在两个旋转轴之间设置垫片等，使得安装到电机的旋转轴的分析器转子和安装到壳体的分析器定子的轴向重叠量等于或大于预定量。轴向位置的调节由此获得，结果，分析器正常工作。
但是，在上述装配结构中，例如由于从太阳轮轴施加的推力，设置在两个旋转轴之间的垫片等会磨损掉，并引起轴向位置的波动。结果，如果在电机的旋转轴的位置波动时分析器的重叠量变得不充足，那么旋转状态的检测变得不可能。在分析器等中的这种异常等会影响混合动力车等的操作控制。所以，期望更可靠地防止这种异常。
发明内容
本发明的目的是提供一种旋转部件装配结构，其将旋转部件轴向位置的波动限制在确保旋转部件上安装的装备正常工作的范围内，并且提供采用该旋转部件装配结构的动力机构。
为了达到上述目的，在本发明的旋转部件装配结构和采用其的动力机构中采取以下措施。
在本发明的第一方面中，一种用于共轴和一体地旋转地将第一旋转部件装配到第二旋转部件的装配结构被如下地设计，其中所述第一旋转部件具有凸出地形成的凸出末端部分，所述第二旋转部件具有凹入地形成以与所述第一旋转部件的所述凸出末端部分匹配的凹入末端部分。当所述第一旋转部件的所述凸出末端部分的突起部分的部分外周表面耦合到所述第二旋转部件的所述凹入末端部分的套筒部分的部分内周表面时，在形成于所述凸出末端部分的所述突起部分的顶端和所述凹入末端部分的底部之间的间隙以及形成于所述凸出末端部分的台肩部分和所述凹入末端部分的所述套筒部分的顶端之间的间隙中较大的一个间隙内置入定位部件，所述定位部件用于调节所述两个旋转部件的轴向位置。所述两个旋转部件被装配到彼此，使得当作为所述旋转部件中一个旋转部件的轴向移动的结果，所述凸出末端部分和所述凹入末端部分在它们形成所述间隙中较小一个间隙处靠在彼此上时，所述旋转部件中所述一个旋转部件呈现出确保预定装备的正常功能的正常功能范围内的轴向位置，所述预定装备安装在所述两个旋转部件中所述一个旋转部件上并且在所述一个旋转部件的旋转期间起作用。
在本发明的旋转部件装配结构中，定位部件被置于当所述第一旋转部件的所述凸出末端部分的突起部分的外周表面耦合到所述第二旋转部件的所述凹入末端部分的套筒部分的内周表面时，所形成的两个轴向间隙中较大的一个中，并且两个旋转部件被装配到彼此，使得当作为一个旋转部件移动的结果，形成所述间隙中较小一个间隙的所述凸出末端部分和所述凹入末端部分靠在彼此上时，安装在所述旋转部件中所述一个旋转部件上的预定装备在正常功能范围内操作。
因此，即使旋转部件的轴向位置由于例如置于较大一个间隙中的定位部件的磨损而已经波动，形成所述间隙中较小一个间隙的所述凸出末端部分和所述凹入末端部分也靠在彼此上。由此旋转部件的轴向位置可以被设置在确保预定装备正常工作的范围内。即，旋转部件的轴向位置的波动可以被限制在确保预定装备正常工作的范围内。
此处应当注意到，“凹入末端部分的套筒部分”指环绕所述凹入末端部分的凹陷部分的管状部分，并且“凸出末端部分的台肩部分”指对应于所述凸出末端部分的台肩的部分。
在上述方面中，所述定位部件可以是置于所述第一旋转部件的所述凸出末端部分的台肩部分和所述第二旋转部件的所述凹入末端部分的所述套筒部分的顶端之间的间隙中的环形部件。卡环等可以被称为“环形部件”。
在上述第一方面和与其相关的一个方面中，所述第一旋转部件的所述凸出末端部分的突起部分的部分外周表面可以通过花键连接到所述第二旋转部件的所述凹入末端部分的所述套筒部分的部分内周表面。
在上述第一方面中，所述预定装备可以设置有安装在预定位置的定子和装配到所述旋转部件的转子，并且可以被设计成检测所述旋转部件的旋转状态的旋转检测器；和所述正常功能范围可以是在所述凸出末端部分和所述凹入末端部分靠在彼此上时、所述旋转检测器的定子和转子以预定量或者更大量在轴向上彼此重叠的情况下，所述旋转部件的轴向位置范围。这使得可以将旋转部件的轴向位置的波动限制在确保旋转检测器正常工作的范围内。旋转角、转数等可以被称为“旋转状态”。
在上述第一方面中，所述预定装备可以是止推轴承，其被安装在与所述旋转部件的所述凸出末端部分或者凹入末端部分相对的末端部分处，以支撑由所述旋转部件所施加的推力；并且所述正常功能范围可以是当所述凸出末端部分和所述凹入末端部分靠在彼此上时在所述止推轴承和所述旋转部件之间形成的间隙等于或者小于所述止推轴承的轴向宽度的情况下，所述旋转部件的轴向位置范围。这使得将旋转部件的轴向位置限制在确保止推轴承正常功能范围(即，止推轴承不会脱落的那个范围)内成为可能。
在上述第一方面中，所述第一和第二旋转部件中至少一个是中空部件。这使得将本发明应用到中空旋转部件的装配中成为可能。
在上述第一方面中，所述定位部件是环形地形成的具有开口的卡环。
在上述第一方面中，所述第一旋转部件可以是用作混合动力车的动力传送机构的行星齿轮系的太阳轮；和所述第二旋转部件可以是耦合到所述行星齿轮系的电机的转轴。
在上述第一方面中，一种动力机构，已经从电机输入或者输出的动力由所述动力机构经由行星齿轮系从驱动轴输入或者输出，所述动力机构可以被设计成，当所述行星齿轮系的三个旋转部件中一个旋转部件的旋转轴被定义为第一旋转部件或者第二旋转部件，并且所述电机的旋转轴被定义为第二旋转部件或者第一旋转部件时，所述旋转部件中所述一个旋转部件的旋转轴通过上述装配结构被装配到所述电机的所述旋转轴。
在本发明的动力机构中，所述行星齿轮系的一个旋转部件的旋转轴使用根据本发明上述方面之一的旋转部件装配结构而被装配到所述电机的旋转轴。因此，所述行星齿轮系的旋转部件的旋转轴和所述电机的旋转轴的轴向位置的波动可以被限制在确保安装在旋转轴上的预定装备正常工作的范围内。在根据本发明此方面的动力机构中，所述旋转部件的旋转轴也可以是太阳轮轴。
附图说明
图1是示出应用了作为本发明一个实施例的旋转部件装配结构的混合动力车20的结构概要的框图。
图2是主要示出行星齿轮30的太阳轮31和电机MG1的转轴36通过本发明的旋转部件装配结构被装配到彼此的装配部分的剖视图。
图3是卡环70的外部视图。
图4是根据现有技术的示例的太阳轮31B的剖视图。
具体实施方式
下面将参照本发明的实施例说明本发明的最佳实施方式。
图1是示出应用了作为本发明一个实施例的旋转部件装配结构的混合动力车20的结构概要的框图。如图1所示，混合动力车20设置有发动机22、行星齿轮30、电机MG1、减速齿轮35和电机MG2。行星齿轮30通过阻尼器28连接到曲轴26，曲轴26用作发动机22的输出轴。电机MG1连接到行星齿轮30并可以发电。减速齿轮35被安装在齿圈轴32a上，齿圈轴32a被连接到行星齿轮30作为驱动轴。电机MG2连接到减速齿轮35。
行星齿轮30设置有太阳轮31、齿圈32、多个小齿轮33和行星轮架34。太阳轮31是外齿轮。齿圈32是与太阳轮31同心布置的内齿轮。小齿轮33与太阳轮31和齿圈32啮合。行星轮架34以这样的方式保持小齿轮33，即使得每个小齿轮33可以在其自身轴线上旋转并且可以绕太阳轮31移动。行星齿轮30被构造成使用太阳轮31、齿圈32和行星轮架34作为旋转部件产生差速效果的行星齿轮系。
在行星齿轮30中，发动机22的曲轴26耦合到行星轮架34，电机MG1的转轴36耦合到太阳轮31，并且减速齿轮35通过齿圈轴32a耦合到齿圈32。
当电机MG1用作发电机时，从行星轮架34输入的来自发动机22的动力按照太阳轮31和齿圈32之间的传动比被分配到太阳轮31和齿圈32两侧。当电机MG1用作电动机机时，来自发动机22的动力和来自电机MG1的动力(分别从行星轮架34和太阳轮31输入)被结合并输出到齿圈32侧。输出到齿圈32的动力从齿圈轴32a传递到齿轮系60和差速齿轮62，并且最终输出到车辆的驱动轮63a、63b。
图2是主要示出行星齿轮30的太阳轮31和电机MG1的转轴36通过本发明的旋转部件装配结构被装配到彼此的装配部分的剖视图。如图2所示，太阳轮31被形成为中空管状部件，在图2的右侧具有凸出末端部分。曲轴26穿过太阳轮31。
曲轴26在太阳轮31的凸出末端部分的另一侧上(图2的左侧)形成向外凸缘部分98。向外凸缘部分98结合到行星齿轮30的行星轮架34，并且由行星轮架34保持的小齿轮33与太阳轮31啮合。设置在太阳轮31和向外凸缘部分98之间的是止推轴承72，其支撑由太阳轮31与小齿轮33啮合等产生的推力。
如图2所示，电机MG1的转轴36被形成为由曲轴26穿过的中空管状部件，并且在图2的左侧具有凹入末端部分。由于将此凹入末端部分装配到太阳轮31的凸出末端部分，转轴36与太阳轮31共轴和一体地旋转。
此外，转轴36通过轴承74可旋转地固定到壳体76，轴承74安装在环绕凹入末端部分的凹陷部分的管状套筒部分91的外周表面上。此外，分析器80的转子82在转轴36上安装到图2中轴承74的右边。分析器80的转子82和定子84(安装到壳体76)检测转轴36的旋转角。当转子82和定子84在旋转轴线上的重叠量等于或者大于预定量时，分析器80操作正常。
在太阳轮31被装配到转轴36的部分中，如图2所示，太阳轮31的凸出末端部分的突起部分90的外周表面通过花键装置在耦合部分92上连接到转轴36的套筒部分91的内周表面。如图3所示的卡环70被安装在与太阳轮31的凸出末端部分的台肩相对应的台肩部分93和转轴36的套筒部分91的顶端之间。卡环70用来调节太阳轮31和转轴36在轴线方向上的位置。
如图3所示，卡环70形成为具有开口71的环形部件。在安装卡环70到太阳轮31上时，卡环70被扩张，使得其内径变得等于太阳轮31的突起部分90的外径，并且突起部分90从太阳轮31的凸出末端部分的方向穿过卡环70，使得卡环70位于突起部分90的根部处。
现在将与图4所示现有技术的示例中将卡环70安装在太阳轮31B上的情况进行比较。在现有技术的示例中，卡环70安装在环形台肩部分95上，环形台肩部分95形成在突起部分90的根部处并且外径小于突起部分90。在增大卡环70的内径时，由于卡环70的变形(径向扩大)，有时候随之而来的是在卡环70和环形台肩部分95的外周表面之间形成间隙，或者卡环70被偏心地安装。
另一方面，在实施例的太阳轮31的情况下，卡环70被安装在没有设置环形台肩部分95的突起部分90的根部处。所以，与现有技术的示例相反，即使卡环70由于在内径增大期间变形，在卡环70和突起部分90的外周表面之间没有间隙地将其安装也是可能的。
此外，如图2所示，在太阳轮31的突起部分90的顶端和转轴36的凹入末端部分的底部94之间存在宽度为L1的间隙。宽度L1小于卡环70在旋转轴线方向上的宽度L2和止推轴承72在旋转轴线方向上的宽度L3。此外，对于太阳轮31和转轴36在旋转轴线上的位置已经由卡环70所调节的状态当转轴36向太阳轮31(向图2的左侧)移动时，宽度L1小于分析器80停止正常操作(即，已经随转轴36一起移动的转子82和定子84的重叠量变得小于预定值)的转轴36的移动距离。
现在将对卡环70已经由于太阳轮31所施加的推力等而被磨损掉的情况进行考虑。如果卡环70磨损掉，太阳轮31和转轴36变得在旋转轴线方向上可移动。但是，当在止推轴承72和太阳轮31之间形成宽度为L1(其小于止推轴承72的宽度L3)的间隙时，即使太阳轮31在卡环70的磨损期间向转轴36(向图2中右侧)移动，太阳轮31的突起部分90的顶端靠在转轴36的底部94上。所以，可以防止止推轴承72脱落。
此外，即使转轴36在卡环70的磨损期间向太阳轮31(向图2中左侧)移动，当转轴36已经移动一个这样的移动距离(宽度L1)，即其小于在转子82和定子84的重叠量变得小于预定值时的移动距离时，转轴36的底部94靠在太阳轮31的突起部分90的顶端上。因此，可以防止分析器80停止正常操作。
根据上述实施例的旋转部件装配结构，太阳轮31的突起部分90的顶端和转轴36的底部94之间的间隙宽度L1小于卡环70的宽度L2和止推轴承72的宽度L3，并且还小于在转子82和定子84的重叠量变得小于预定值时的移动距离。因此，即使作为安装在太阳轮31的台肩部分93和转轴36的套筒部分91之间的卡环70被磨损的结果，太阳轮31和转轴36在旋转轴线方向上移动，太阳轮31的突起部分90的顶端靠在转轴36的底部94上也可以防止止推轴承72脱落或者分析器80停止正常操作。
换言之，太阳轮31或者转轴36在旋转轴线方向上的移动可以被限制在保证止推轴承72或分析器80正常操作的范围内。
在此实施例的旋转部件装配结构中，此处应当注意到太阳轮31对应于第一旋转部件，转轴36对应于第二旋转部件，卡环70对应于定位部件，以及分析器80对应于预定装备或者旋转检测器。
在此实施例的旋转部件装配结构中，卡环70被安装在太阳轮31的台肩部分93和转轴36的套筒部分91的顶端之间。但是，只要太阳轮31和转轴36在轴线方向上的位置可以被调节，显然使用其他部件也是可接受的。
在此实施例的旋转部件装配结构中，太阳轮31的突起部分90的外周表面通过花键装置在耦合部分92上连接到转轴36的套筒部分91的内周表面。但是，只要太阳轮31和转轴36可以被共轴和一体地旋转地耦合，采用其他连接方法也是可以的。
在此实施例的旋转部件装配结构中，太阳轮31的突起部分90的顶端和转轴36的底部94之间的间隙宽度L1小于止推轴承72在轴线方向上的宽度L3。但是，为了更可靠地防止止推轴承72脱落，将宽度L1设置成小于比止推轴承72的宽度L3小的预定宽度L3′也是适当的。
被设计成防止止推轴承72脱落和分析器80停止正常操作的此实施例的旋转部件装配结构，也可以被设计成只防止止推轴承72脱落或者分析器80停止正常操作。在此情况下，太阳轮31的突起部分90的顶端和转轴36的底部94之间的间隙宽度L1小于卡环70的宽度L2和止推轴承72的宽度L3，或者小于卡环70的宽度L2和分析器80停止正常操作的移动距离，都是适当的。此外，此实施例的旋转部件装配结构还可以被设计成防止安装在太阳轮31或者转轴36上的除了止推轴承72或者分析器80外的任何其他装备停止正常操作。
在此情况下，间隙宽度L1被设置成小于在该装备停止正常操作时太阳轮31或者转轴36的移动距离是适当的。
在此实施例中，本发明的旋转部件装配结构被用于在混合动力车20中将电机MG1的转轴36装配到行星齿轮30的太阳轮31。但是，此装配结构还可以应用于将其他旋转部件装配到彼此，只要它们分别具有凸出和凹入部分并且将被共轴和一体地旋转地装配到彼此。并非绝对要求旋转部件被形成为空心管状部件。
虽然至此已经参照实施例说明了实现本发明的最佳方式，但很清楚的是本发明根本不限于此实施例，并且可以按照各种形式被实现而不会背离其实质。
Claims (9)
1.一种装配结构，用于共轴和一体地旋转地将第一旋转部件(31)装配到第二旋转部件(36)，所述第一旋转部件(31)具有凸出地形成的凸出末端部分，所述第二旋转部件(36)具有凹入地形成以与所述第一旋转部件(31)的所述凸出末端部分匹配的凹入末端部分，其特征在于：
当所述第一旋转部件(31)的所述凸出末端部分的突起部分(90)的部分外周表面耦合到所述第二旋转部件(36)的所述凹入末端部分的套筒部分(91)的部分内周表面时，在形成于所述凸出末端部分的所述突起部分(90)的顶端和所述凹入末端部分的底部之间的间隙以及形成于所述凸出末端部分的台肩部分(93)和所述凹入末端部分的所述套筒部分(91)的顶端之间的间隙中较大的一个间隙内置入定位部件(70)，所述定位部件(70)用于调节所述两个旋转部件(31，36)的轴向位置，和
所述两个旋转部件(31，36)被装配，使得当作为所述旋转部件中一个旋转部件的轴向移动的结果，所述凸出末端部分和所述凹入末端部分在它们形成所述间隙中较小一个间隙处靠在彼此上时，所述旋转部件中所述一个旋转部件呈现出确保预定装备的正常功能的正常功能范围内的轴向位置，所述预定装备安装在所述两个旋转部件(31，36)中所述一个旋转部件上并且根据所述两个旋转部件(31，36)中所述一个旋转部件的旋转起作用。
2.如权利要求1所述的装配结构，其特征在于，所述定位部件(70)是置于所述第一旋转部件(31)的所述凸出末端部分的台肩部分(93)和所述第二旋转部件(36)的所述凹入末端部分的所述套筒部分(91)的顶端之间的间隙中的环形部件。
3.如权利要求1或2所述的装配结构，其特征在于，所述第一旋转部件(31)的所述凸出末端部分的突起部分(90)的部分外周表面通过花键连接到所述第二旋转部件(36)的所述凹入末端部分的所述套筒部分(91)的部分内周表面。
4.如权利要求1所述的装配结构，其特征在于：
所述预定装备设置有安装在预定位置的定子(84)和装配到所述旋转部件(31、36)的转子(82)，并且被设计成用于检测所述旋转部件(31、36)的旋转状态的旋转检测器(80)；和
所述正常功能范围是在所述凸出末端部分和所述凹入末端部分靠在彼此上时、所述旋转检测器(80)的定子(84)和转子(82)以预定量或者更大量在轴向上彼此重叠的情况下，所述旋转部件(31、36)的轴向位置范围。
5.如权利要求1所述的装配结构，其特征在于：
所述预定装备是止推轴承(72)，其被安装在与所述旋转部件(31、36)的所述凸出末端部分或者凹入末端部分相对的末端部分处，以支撑由所述旋转部件(31、36)所施加的推力；和
所述正常功能范围是当所述凸出末端部分和所述凹入末端部分靠在彼此上时在所述止推轴承和所述旋转部件(31、36)之间形成的间隙等于或者小于所述止推轴承(72)的轴向宽度的情况下，所述旋转部件(31、36)的轴向位置范围。
6.如权利要求1所述的装配结构，其特征在于，所述第一和第二旋转部件(31、36)中至少一个是中空部件。
7.如权利要求1所述的装配结构，其特征在于，所述定位部件(70)是环形地形成的具有开口的卡环(70)。
8.如权利要求1所述的装配结构，其特征在于：
所述第一旋转部件(31)是用作混合动力车的动力传送机构的行星齿轮系(30)的太阳轮(31)；和
所述第二旋转部件(36)是耦合到所述行星齿轮系(30)的电机(MG1)的转轴(36)。
9.一种动力机构，已经从电机(MG1)输入或者输出的动力由所述动力机构经由行星齿轮系(30)从驱动轴输入或者输出，所述动力机构的特征在于，当所述行星齿轮系(30)的三个旋转部件中一个旋转部件的旋转轴被定义为第一旋转部件(31)或者第二旋转部件(36)，并且所述电机(GM1)的旋转轴被定义为第二旋转部件(36)或者第一旋转部件(31)时，所述旋转部件中所述一个旋转部件的旋转轴通过如权利要求1所述的装配结构被装配到所述电机(GM1)的所述旋转轴。
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