JP2008253004A - 車両用駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータシャフトを含む回転電機と、当該ロータシャフトと直接的に回転伝達可能な遊星歯車変速機と、を備える車両用駆動装置において、ロータシャフトなどの軸振れや振動を防止する。
【解決手段】車両用駆動装置１は、ステータ１２と、ロータ１４と、ロータ１４の内周側に配設されロータと直接的に回転伝達可能なロータシャフト２０と、ロータシャフト２０を回転自在に支持するロータ１４の軸方向両側に設けられる一対のボールベアリング１６とを有するモータ１０と、外周側に歯車が形成されたサンギア３２を有し、ロータシャフト２０と直接的に回転伝達可能な遊星歯車変速機３０とを備え、サンギア３２が、ロータシャフト２０と加工段階で一体的に構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンやモータ等の動力源を複数搭載したハイブリッド車両に適した遊星歯車変速機を備えた車両用駆動装置に関し、特に遊星歯車等の作動により無断変速動作を行わせることが可能な遊星歯車変速機を備えた車両用駆動装置に関するものである。

この種の車両用駆動装置は、エンジンと、出力軸と、モータ／ジェネレータとの間を差動装置により相互に連結して構成され、車両をモータ／ジェネレータからの電力のみにより電気走行させる、あるいはエンジン動力およびモータ／ジェネレータからの電力によりハイブリッド走行させることができ、何れの走行形態においてもモータ／ジェネレータの制御により無段変速を行わせることができる。

このような車両用駆動装置は、例えば、特許文献１に開示されている。

車両用駆動装置は、例えば２モータスプリットハイブリッドタイプとして構成され、ケース内に、内燃エンジン側からクランク軸に整列した一軸状に順次配置されるダンパ装置と、第１のモータ（モータ・ジェネレータ）と、動力分配遊星歯車と、第２のモータ（駆動モータ（Ｍ／Ｇ２））と、該第２のモータの出力（回転）を変速して出力軸に伝達し得る遊星歯車からなる遊星歯車変速機と、を有している。
上記クランク軸に一軸状に整列した上記第１のモータ及び動力分配遊星歯車の内周部分には入力軸が配置され、また第２のモータ及び遊星歯車変速機の内周部分には、上記入力軸に動力分配遊星歯車を介して接続されて後車輪側に延びる中間軸が配置されている。該中間軸は、ロータシャフトが回転自在に被嵌した状態で、出力軸に連結されている。そして該出力軸は、上記ケースから突出して、カップリングやプロペラシャフト等を介してディファレンシャル装置に連結されており、更に該ディファレンシャル装置から左右駆動軸を介して後車輪（駆動車輪）に駆動力が伝達される。

上記第１のモータ及び第２のモータは、いずれもＡＣ同期モータからなり、それぞれケースに固定されたステータと、該ステータの内径側にて所定エアギャップを存して回転自在に支持されるロータと、を有している。これらステータはそれぞれ、ステータコアと、該ステータコアに巻回されたコイルと、を有しており、また上記第２のモータは、上記第１のモータより大きな出力特性を有している。

図４は、車両用駆動装置のうち、上記の駆動モータとしての第２のモータ１０と遊星歯車変速機３０およびその周辺構造の内部構造を模式的に示した断面図である。

第２のモータ１０は、ケースに固定されたステータ１２と、該ステータ１２の内径側にて所定エアギャップを存して回転自在に支持されるロータ１４を有している。ステータ１２はステータコアと、該ステータコアに巻回されたコイルと、を有している。ロータ１４には中空のロータシャフト２０が取り付けられている。ロータシャフト２０は、ロータ１４の軸方向両側に配置された一対のボールベアリング１６によりケースに支持され、ロータシャフト２０の端部には、中間軸２２の外周に所定の空隙ＣＬを存して回転自在に被嵌した中空軸状のサンギア３２がスプライン嵌合されている。

なお、サンギアとロータシャフトとを結合した遊星歯車変速機（ハイブリッド変速機）は、例えば、特許文献２−５などにも開示されている。

特開２００４−３５３７８０号公報 特開２００４−１９８０１号公報 特開２００４−２２２４６２号公報 特開２００４−１８３８０１号公報 特開２００３−３４３６６７号公報

上記の通り、ロータシャフト２０は、ロータ１４の軸方向両側においてボールベアリング１６ａ，１６ｂにより支持されている。特に、ロータ１４の一端側では、サンギア３２とのスプライン嵌合部付近においてボールベアリング１６ｂに支持されている。

ところで、ロータシャフト２０とボールベアリング１６との間には隙間が存在し、その隙間によりロータシャフト２０に偏芯が生じることがある。この偏芯により、ロータシャフト２０とサンギア３２との間の同軸度が低減し、ロータシャフト２０とサンギア３２とを軸回転した際に、ロータシャフト２０を支持しているボールベアリング１６を介して軸振れや振動が、他の部材やケース外に伝達されることがある。特に、サンギア３２とのスプライン嵌合部分においてロータシャフト２０を支持しているボールベアリング１６ｂでは、当該スプライン嵌合による質量のアンバランスの影響などにより、軸振れや振動が大きくなることがある。

本発明は、ロータシャフトを含む回転電機と、当該ロータシャフトと直接的に回転伝達可能な遊星歯車変速機と、を備える車両用駆動装置において、ロータシャフトなどが軸振れや振動することを防止することを目的とする。

本発明に係る車両用駆動装置は、ステータと、前記ステータの内周側に回転可能に配設されたロータと、前記ロータの内周側に配設され前記ロータと直接的に回転伝達可能なロータシャフトと、前記ロータシャフトを回転自在に支持する前記ロータの軸方向両側に配置される一対の回転支持部材とを有する回転電機と、外周側に歯車が形成されたサンギアと、外周側に歯車が形成され前記サンギアに噛合されるピニオンギアと、前記サンギアと同軸上に配設され内周側に歯車が形成され前記ピニオンギアに噛合されるリングギアと、を有し、前記ロータシャフトと直接的に回転伝達可能な遊星歯車変速機と、を備え、前記サンギアは、前記ロータシャフトと一体的に構成されることを特徴とする。

本発明に係る車両用駆動装置は、ステータと、前記ステータの内周側に回転可能に配設されたロータと、前記ロータの内周側に配設され前記ロータと直接的に回転伝達可能な中空軸状のロータシャフトと、前記ロータシャフトを回転自在に支持する前記ロータの軸方向両側に配置される一対の回転支持部材とを有する回転電機と、前記ロータシャフトの内周面に形成されたスプライン嵌合部と一端側の外周面でスプライン嵌合されるサンギアであって他端側の外周面に歯車が形成されたサンギアと、外周側に歯車が形成され前記サンギアに噛合されるピニオンギアと、前記サンギアと同軸上に配設され内周側に歯車が形成され前記ピニオンギアに噛合されるリングギアと、を有し、前記ロータシャフトと直接的に回転伝達可能な遊星歯車変速機と、を備え、前記ロータシャフトのスプライン嵌合部は、前記ロータシャフトが前記一対の回転支持部材に支持された状態において前記一対の回転支持部材の略中間に形成されることを特徴とする。

本発明によれば、ロータシャフトとサンギアとの間の同軸度が低減することにより生じる軸振れや振動を抑制することができる。

本発明を実施するための最良の形態について、以下図面を用いて説明する。

本実施形態に係る車両用駆動装置１は、例えばハイブリッド電気自動車に搭載される。ハイブリッド電気自動車は、エンジンと、電動機の２種類の動力源を備え、状況に応じて駆動力を最適に組み合わせて駆動輪に伝達する車両である。このハイブリッド電気自動車におけるエンジンと駆動輪との間には、車両用駆動装置１と、プロペラシャフトと、ディファンシャルと、一対のアクスルシャフトとが設けられている。

車両用駆動装置は、外殻部分を構成するケースに収容され、ケースには、第１のモータ、第２のモータ、遊星歯車変速機などが配設されている。

第１のモータは、電動機及び発電機として機能し、それぞれの機能が状況に応じて切り替え可能とされている。例えば、車両の通常の走行時であってエンジン駆動中や車両の減速時には、主として第１のモータはエンジンの動力により発電を行う発電機として機能する。ただし、車両の通常の走行時であってエンジン停止中などには、第１のモータが主動力を発生する電動機として機能する場合もある。

第２のモータは、第１のモータと同様に、電動機及び発電機として機能し、それぞれの機能が状況に応じて切り替え可能とされている。例えば、車両の通常の走行時には、主として、第２のモータはエンジンの補助電力を発生する電動機として機能する。車両の減速時などには、第２のモータは、駆動輪から伝達される動力により発電を行う発電機として機能する。

遊星歯車変速機は、エンジンの動力により駆動輪を直接駆動するための車両駆動力と、エンジンの動力により第１のモータを作動させて発電を行わせる発電駆動力とに適切に分割するための機構であり、第２のモータのロータシャフトと直接的に回転伝達可能な機構を備える。遊星歯車変速機は、サンギアと、プラネタリキャリアと、ピニオンシャフトと、ピニオンギアと、リングギアなどから構成される。サンギアは、外周側に歯車が形成されており、ピニオンギアは、外周側に歯車が形成されサンギアに噛合される。リングギアは、サンギアと同軸上に配設され内周側に歯車が形成されピニオンギアに噛合される。

図１は、本実施形態に係る車両用駆動装置のうち、駆動モータとしての第２のモータ１０と遊星歯車変速機３０およびその周辺構造の内部構造を模式的に示した断面図である。

図１において、第２のモータ１０は、ケースに固定されたステータ１２と、該ステータ１２の内径側にて所定エアギャップを存して回転自在に支持されるロータ１４を有している。ステータ１２はステータコアと、該ステータコアに巻回されたコイルと、を有している。ロータ１４には中空軸状のロータシャフト２０が取り付けられている。ロータシャフト２０は、ロータ１４の軸方向両側に配置された一対のボールベアリング１６ａ，１６ｂによりケースに支持され、ロータシャフト２０の端部には、エンジンからの動力を駆動輪に伝達する中間軸２２の外周に所定の空隙ＣＬを存して回転自在に被嵌した中空軸状のサンギア３２が形成されている。

本実施形態では、ロータシャフト２０とサンギア３２とが、従来のように、スプライン嵌合されておらず、一体的に構成されている点が特徴である。ロータシャフト２０とサンギア３２とは、例えば、鍛造加工などの塑性加工や鋳造加工などの金型加工などにより、加工段階で一体的に構成することができる。もしくは、ロータシャフト２０とサンギア３２とをそれぞれ塑性加工や金型加工などにより製造した後、ロータシャフト２０の軸方向の一端面と、当該一端面と対向するサンギア３２の軸方向の一端面とを溶接や接着などにより固着することで、加工段階で一体的に構成することができる。

このように、ロータシャフト２０とサンギア３２とを加工段階で一体的に構成することで、質量のアンバランスが解消される。そのため、ロータシャフト２０とボールベアリング１６ａ，１６ｂとの間の隙間が生じていることによりロータシャフト２０が偏芯し、ロータシャフト２０とサンギア３２の同軸度が低下することを防ぐことができる。よって、ロータシャフト２０とサンギア３２とが軸回転する際に発生する振動や軸振れを抑制することができる。

続いて、本実施形態の変形例について、以下図面を用いて説明する。

図２は、本変形例に係る車両用駆動装置のうち、駆動モータとしての第２のモータ１０と遊星歯車変速機３０およびその周辺構造の内部構造を模式的に示した断面図である。

本変形例では、ロータシャフト２０とサンギア３２との構造が上記の実施形態とは異なり、ロータシャフト２０には、従来と同様に、中間軸２２の外周に所定の空隙ＣＬを存して回転自在に被嵌した中空軸状のサンギア３２がスプライン嵌合されている。ただし、スプライン嵌合される位置が従来とは異なる。すなわち、図２に示す通り、中空軸状のロータシャフト２０の内周面には、一対のボールベアリング１６ａ，１６ｂ間の略中央部分にスプライン嵌合部２０ａが形成されおり、中空軸状のサンギア３２の軸方向一端の外周面には、スプライン嵌合部２０ａと嵌合するスプライン嵌合部３２ａが形成されている。また、サンギア３２は、ロータシャフト２０の一端側の開口から挿入され、端部に形成されたスプライン嵌合部３２ａがスプライン嵌合部２０ａに達し、スプライン嵌合している。

図３Ａは、図２中のＡ−Ａ線に沿って矢印方向から見た中間軸２２、ロータシャフト２０、サンギア３２の断面図を示す。つまり、図３Ａは、スプライン嵌合部分２０ａ，３２ａを含む断面図である。また、図３Ｂは、図２中のＢ−Ｂ線に沿って矢印方向から見た中間軸２２、ロータシャフト２０、サンギア３２の断面図を示す。

このように、中空軸状のロータシャフト２０の内周面のうち、一対のボールベアリング１６ａ，１６ｂ間の略中央部分にスプライン嵌合部２０ａを形成することで、ボールベアリング１６への偏芯入力が均等化されるため、ロータシャフト２０およびサンギア３２を一体的に構成する場合と同等な効果を奏する。すなわち、スプライン嵌合部２０ａを一対のボールベアリング１６ａ，１６ｂ間の略中央部分に形成することにより、質量のアンバランスが解消される。そのため、ロータシャフト２０とボールベアリング１６ａ，１６ｂとの間の隙間が生じていることによりロータシャフト２０が偏芯し、ロータシャフト２０とサンギア３２の同軸度が低下することを防ぐことができる。よって、ロータシャフト２０とサンギア３２とが軸回転する際に発生する振動や軸振れを抑制することができる。

実施形態に係る車両用駆動装置について説明するための断面図である。 変形例に係る車両用駆動装置について説明するための断面図である。 図２中のＡ−Ａ線に沿って矢印方向から見た中間軸、ロータシャフト、サンギアの断面図である。 図２中のＢ−Ｂ線に沿って矢印方向から見た中間軸、ロータシャフト、サンギアの断面図である。 従来の車両用駆動装置について説明するための断面図である。

符号の説明

１０ 第２のモータ、１２ ステータ、１４ ロータ、１６ａ，１６ｂ ボールベアリング、２０ａ，３２ａ スプライン嵌合部分、２０ ロータシャフト、２２ 中間軸、３０ 遊星歯車変速機、３２ サンギア。

Claims (2)

1. ステータと、前記ステータの内周側に回転可能に配設されたロータと、前記ロータの内周側に配設され前記ロータと直接的に回転伝達可能なロータシャフトと、前記ロータシャフトを回転自在に支持する前記ロータの軸方向両側に配置される一対の回転支持部材とを有する回転電機と、
   外周側に歯車が形成されたサンギアと、外周側に歯車が形成され前記サンギアに噛合されるピニオンギアと、前記サンギアと同軸上に配設され内周側に歯車が形成され前記ピニオンギアに噛合されるリングギアと、を有し、前記ロータシャフトと直接的に回転伝達可能な遊星歯車変速機と、
   を備え、
   前記サンギアは、前記ロータシャフトと一体的に構成されることを特徴とする車両用駆動装置。
2. ステータと、前記ステータの内周側に回転可能に配設されたロータと、前記ロータの内周側に配設され前記ロータと直接的に回転伝達可能な中空軸状のロータシャフトと、前記ロータシャフトを回転自在に支持する前記ロータの軸方向両側に配置される一対の回転支持部材とを有する回転電機と、
   前記ロータシャフトの内周面に形成されたスプライン嵌合部と一端側の外周面でスプライン嵌合されるサンギアであって他端側の外周面に歯車が形成されたサンギアと、外周側に歯車が形成され前記サンギアに噛合されるピニオンギアと、前記サンギアと同軸上に配設され内周側に歯車が形成され前記ピニオンギアに噛合されるリングギアと、を有し、前記ロータシャフトと直接的に回転伝達可能な遊星歯車変速機と、
   を備え、
   前記ロータシャフトのスプライン嵌合部は、前記ロータシャフトが前記一対の回転支持部材に支持された状態において前記一対の回転支持部材の略中間に形成される、
   ことを特徴とする車両用駆動装置。

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