JP2020008142A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】歯車軸からのラジアル力の作用によるロータ軸の傾きを抑制する。【解決手段】ロータ軸３８の両側の端部３８ａ，３８ｂのうちの歯車軸３６から相対的に大きなラジアル力が作用させられる第１端部３８ａを支持する第１玉軸受４６の支持剛性が、歯車軸３６から相対的に小さなラジアル力が作用させられる第２端部３８ｂを支持する第２玉軸受４８の支持剛性と比べて高くされているので、歯車軸３６からラジアル力が作用させられるときに第１端部３８ａにおける回転軸心Ｃｍに垂直な方向の変位であるラジアル変位を抑制することができる。よって、歯車軸３６からのラジアル力の作用によるロータ軸３８の傾きを抑制することができる。【選択図】図２

Description

本発明は、ラジアル力を受ける歯車軸に連結されたロータ軸の両側を支持する一対の軸受を備えた動力伝達装置に関するものである。

軸心に垂直な方向に働く力であるラジアル力を受ける歯車軸と、前記歯車軸と同軸心に配設されている、前記歯車軸に連結された回転機のロータ軸と、前記ロータ軸の前記回転機に対する前記軸心方向の両側の端部を支持する一対の軸受とを備えた動力伝達装置が良く知られている。例えば、特許文献１に記載された動力伝達装置がそれである。この特許文献１には、歯車軸とロータ軸とはスプライン嵌合により連結され、スプライン嵌合部でのがたつきを抑制する為に、歯車軸及びロータ軸の径方向に対向する内周面と外周面との間に圧入された、厚み方向に弾性変形可能な環状のがたつき抑制部材を備えることが開示されている。

特開２０１７−５３３８５号公報

ところで、歯車軸がラジアル力の作用で傾くとき、歯車軸に同軸心に連結されるロータ軸にもラジアル力が作用してロータ軸が傾く場合がある。例えば、特許文献１に示されるようにスプライン嵌合部やがたつき抑制部材を備える動力伝達装置では、ロータ軸にスプライン嵌合部又はがたつき抑制部材を介して歯車軸からのラジアル力が作用してロータ軸が傾く。ロータ軸が傾いた状態で回転機のロータが回転することで振動が発生すると、ノイズが発生する可能性がある。このようなノイズの発生を抑制する為に、ロータ軸が傾き難くされていることが望まれる。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、歯車軸からのラジアル力の作用によるロータ軸の傾きを抑制することができる動力伝達装置を提供することにある。

第１の発明の要旨とするところは、（ａ）軸心に垂直な方向に働く力であるラジアル力を受ける歯車軸と、前記歯車軸と同軸心に配設されている、前記歯車軸に連結された回転機のロータ軸と、前記ロータ軸の前記回転機に対する前記軸心方向の両側の端部を支持する一対の軸受とを備えた動力伝達装置であって、（ｂ）前記ロータ軸の前記両側の端部のうちの前記歯車軸から相対的に大きなラジアル力が作用させられる一方の端部を支持する軸受の支持剛性が、前記ロータ軸の前記両側の端部のうちの前記歯車軸から相対的に小さなラジアル力が作用させられる他方の端部を支持する軸受の支持剛性と比べて高くされていることにある。

前記第１の発明によれば、ロータ軸の両側の端部のうちの歯車軸から相対的に大きなラジアル力が作用させられる一方の端部を支持する軸受の支持剛性が比較的高剛性とされているので、歯車軸からラジアル力が作用させられるときにその一方の端部における軸心に垂直な方向の変位であるラジアル変位を抑制することができる。よって、歯車軸からのラジアル力の作用によるロータ軸の傾きを抑制することができる。

本発明が適用される車両の概略構成を説明する為の図である。 回転機のロータ軸を支持する構造を説明する為の図である。 回転機のロータ軸を支持する構造を説明する為の図であって、図２とは別の実施例である。

本発明の実施形態において、前記回転機のロータ軸は、前記歯車軸にスプライン嵌合されている。又、動力伝達装置は、前記歯車軸と前記ロータ軸とがスプライン嵌合されたスプライン嵌合部でのがたつきを抑制する為に、前記歯車軸及び前記ロータ軸の径方向に対向する内周面と外周面との間に圧入された円環状のがたつき抑制部材を備えている。前記がたつき抑制部材としては、弾性変形可能な部材であり、金属、ゴムや所定の弾性を有する合成樹脂材料等の弾性部材、金属とゴムとが一体的に形成された複合部材などが用いられる。前記がたつき抑制部材の円環状は円筒状と同意である。

以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明が適用される車両１０の概略構成を説明する為の図である。図１において、車両１０は、動力伝達装置としての車両用動力伝達装置１２と、動力源としてのエンジン１４と、駆動輪１６と、動力源としての回転機１８とを備えたハイブリッド車両である。尚、以下、車両用動力伝達装置１２を動力伝達装置１２という。

動力伝達装置１２は、エンジン１４と駆動輪１６との間の動力伝達経路、及び回転機１８と駆動輪１６との間の動力伝達経路に設けられている。動力伝達装置１２は、車体に取り付けられる非回転部材である回転不能のケース２０内に、エンジン１４に連結された変速部２２、変速部２２の出力回転部材であるドライブギヤ２４と噛み合うドリブンギヤ２６、ドリブンギヤ２６を相対回転不能に固設するドリブン軸２８、ドリブン軸２８に相対回転不能に固設されたファイナルギヤ３０、デフリングギヤ３２ａを介してファイナルギヤ３０と噛み合うディファレンシャルギヤ３２、ドリブンギヤ２６と噛み合うリダクションギヤ３４、リダクションギヤ３４を相対回転不能に固設する歯車軸３６、歯車軸３６にスプライン嵌合により連結された回転機１８のロータ軸３８等を備えている。又、動力伝達装置１２は、ディファレンシャルギヤ３２に連結された車軸４０等を備えている。

ファイナルギヤ３０は、ドリブンギヤ２６よりも小径のギヤである。リダクションギヤ３４は、ドリブンギヤ２６よりも小径のギヤである。ロータ軸３８の軸心方向の中央部分には、回転機１８のロータ１８ａが相対回転不能に連結されており、ロータ軸３８は、回転機１８の出力軸として機能する。ロータ軸３８の軸心は、歯車軸３６の軸心と同じ軸心となる回転軸心Ｃｍである。

以上のように構成された動力伝達装置１２では、エンジン１４の動力や回転機１８の動力がドリブンギヤ２６へ伝達され、そのドリブンギヤ２６から、ファイナルギヤ３０、ディファレンシャルギヤ３２、車軸４０等を順次介して駆動輪１６へ伝達される。動力伝達装置１２は、例えばフロントエンジン・フロントドライブ方式であるＦＦ方式の車両に用いられる。

図２は、回転機１８のロータ軸３８を支持する構造を説明する為の図である。図２において、歯車軸３６は、リダクションギヤ３４の回転軸心Ｃｍ方向の両側に配置された一対の軸受４２，４４を介して回転軸心Ｃｍ回りに回転可能にケース２０によって支持されている。ロータ軸３８は、回転機１８の回転軸心Ｃｍ方向の両側に配置された一対の玉軸受４６，４８を介して回転軸心Ｃｍ回りに回転可能にケース２０によって支持されている。このように、ロータ軸３８は、歯車軸３６と同軸心に配設され且つ両端が支持されている。又、玉軸受４６，４８は、ロータ軸３８の回転機１８に対する回転軸心Ｃｍ方向の両側の端部３８ａ，３８ｂを支持する一対の軸受である。端部３８ａは、ロータ軸３８のリダクションギヤ３４側の端末又は端末近くを含む回転軸心Ｃｍ方向にある程度の長さを持った部位であり、玉軸受４６が配設されている。端部３８ｂは、ロータ軸３８のリダクションギヤ３４側とは反対側の端末又は端末近くを含む回転軸心Ｃｍ方向にある程度の長さを持った部位であり、玉軸受４８が配設されている。尚、本実施例では、端部３８ａを第１端部３８ａともいい、端部３８ｂを第２端部３８ｂともいい、玉軸受４６を第１玉軸受４６ともいい、玉軸受４８を第２玉軸受４８ともいう。

歯車軸３６とロータ軸３８とは、スプライン嵌合部５０を介して動力伝達可能に連結されている。スプライン嵌合部５０は、歯車軸３６の回転機１８側の端部の外周面に形成された外スプライン５２と、ロータ軸３８の内周面に形成された内スプライン５４とが嵌め合わされることで構成されている。外スプライン５２と内スプライン５４との間には、ガタすなわちバックラッシが存在する。その為、例えば歯車軸３６とロータ軸３８との間の相対的な回転変動により、外スプライン５２と内スプライン５４との間で歯面分離と衝突を繰り返してガタ打ち音（＝歯打ち音）が発生する可能性がある。この歯打ち音は、例えば回転機１８の出力トルクがゼロ又はゼロに近い状態ですなわちロータ軸３８が無負荷の状態で歯車軸３６によって連れ廻り回転させられる場合に発生する。

本実施例では、上述したような歯打ち音の発生を抑制する為に、動力伝達装置１２は、スプライン嵌合部５０に回転軸心Ｃｍ方向に隣接する部分にがたつき抑制部材としての円筒状の弾性部材５６を備えている。具体的には、歯車軸３６の外スプライン５２が設けられた部位よりも回転軸心Ｃｍ方向のリダクションギヤ３４側の外周面３６ａと、ロータ軸３８の内スプライン５４が設けられた部位よりも回転軸心Ｃｍ方向のリダクションギヤ３４側の内周面３８ｃとの間の円筒状空間に弾性部材５６が配設されている。つまり、弾性部材５６は、歯車軸３６及びロータ軸３８の径方向に対向するロータ軸３８の内周面３８ｃと歯車軸３６の外周面３６ａとの間に圧入されている。

ところで、歯車軸３６は、例えばリダクションギヤ３４とドリブンギヤ２６との噛合いに伴う、回転軸心Ｃｍに垂直な方向に働く力であるラジアル力をドリブンギヤ２６側から受ける。その為、歯車軸３６は、そのラジアル力の作用で傾く可能性がある。歯車軸３６が上記ラジアル力の作用で傾くとき、ロータ軸３８にもスプライン嵌合部５０及び／又は弾性部材５６を介してラジアル力が作用させられて、ロータ軸３８が傾けられる可能性がある。ロータ軸３８が傾けられた状態で回転機１８のロータ１８ａが回転することで振動が発生し、ノイズが発生する可能性がある。回転機１８の回転に伴うノイズの発生を抑制する為に、ロータ軸３８が傾き難くされるロータ軸３８の支持構造が望まれる。歯車軸３６からのラジアル力の作用によるロータ軸３８の傾きを抑制することができるロータ軸３８の支持構造について以下に詳述する。

本実施例の動力伝達装置１２では、スプライン嵌合部５０と弾性部材５６とは、ロータ軸３８の両側の端部３８ａ，３８ｂのうちの一方の端部である第１端部３８ａ側にまとめて配置されている。このような場合、歯車軸３６からのラジアル力は専ら第１端部３８ａに作用させられる。従って、第１端部３８ａは、ロータ軸３８の両側の端部３８ａ，３８ｂのうちの他方の端部である第２端部３８ｂと比べて歯車軸３６から大きなラジアル力が作用させられる。そこで、歯車軸３６からラジアル力が作用させられるときに第１端部３８ａにおける回転軸心Ｃｍに垂直な方向の変位であるラジアル変位を抑制してそのラジアル力の作用によるロータ軸３８の傾きを抑制する為に、第１玉軸受４６の支持剛性は第２玉軸受４８の支持剛性と比べて高くされている。このように、本実施例では、ロータ軸３８の両側の端部３８ａ，３８ｂのうちの歯車軸３６から相対的に大きなラジアル力が作用させられる第１端部３８ａを支持する第１玉軸受４６の支持剛性が、その両側の端部３８ａ，３８ｂのうちの歯車軸３６から相対的に小さなラジアル力が作用させられる第２端部３８ｂを支持する第２玉軸受４８の支持剛性と比べて高くされている。

より具体的には、第１玉軸受４６は、第２玉軸受４８と比べて体格が大きくされている。これにより、第１玉軸受４６の支持剛性は、第２玉軸受４８の支持剛性と比べて高くされている。

第１玉軸受４６は、インナーレース４６ａがロータ軸３８の第１端部３８ａ側の外周面３８ｄである第１外周面３８ｄａに圧入され、アウターレース４６ｂがケース２０の第１玉軸受４６側の内周面に設けられた第１軸受室２０ａに嵌合された構造である。第２玉軸受４８は、インナーレース４８ａがロータ軸３８の第２端部３８ｂ側の外周面３８ｄである第２外周面３８ｄｂに圧入され、アウターレース４８ｂがケース２０の第２玉軸受４８側の内周面に設けられた第２軸受室２０ｂに嵌合された構造である。このような構造では、インナーレース４６ａ，４８ａはロータ軸３８にかたく嵌め合わされており、又、アウターレース４６ｂ，４８ｂはケース２０にゆるく嵌め込まれているルーズ嵌合とされている。第１玉軸受４６は、第２玉軸受４８と比べて、ケース２０との間でのルーズ嵌合における嵌め合いすきまが狭くされている。これにより、第１玉軸受４６の支持剛性は、第２玉軸受４８の支持剛性と比べて高くされている。

上述のように、本実施例によれば、ロータ軸３８の両側の端部３８ａ，３８ｂのうちの歯車軸３６から相対的に大きなラジアル力が作用させられる第１端部３８ａを支持する第１玉軸受４６の支持剛性が、歯車軸３６から相対的に小さなラジアル力が作用させられる第２端部３８ｂを支持する第２玉軸受４８の支持剛性と比べて高くされているので、歯車軸３６からラジアル力が作用させられるときに第１端部３８ａにおける回転軸心Ｃｍに垂直な方向の変位であるラジアル変位を抑制することができる。よって、歯車軸３６からのラジアル力の作用によるロータ軸３８の傾きを抑制することができる。

歯車軸３６から相対的に小さなラジアル力が作用させられる第２端部３８ｂを支持する第２玉軸受４８の支持剛性も高剛性とすると、コストアップを招く可能性がある。これに対して、第２玉軸受４８の支持剛性は、相対的に低く抑えられているので、ロータ軸３８の傾きを抑制するうえで、コストアップを必要最小限に抑えることができる。

次に、本発明の他の実施例を説明する。尚、以下の説明において実施例相互に共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

図３は、回転機１８のロータ軸３８を支持する構造を説明する為の図であって、図２とは別の実施例である。図３において、第１端部３８ａは、回転軸心Ｃｍ方向に隣接して配置された第３玉軸受６０及び第４玉軸受６２の複数の軸受によって支持されている。第３玉軸受６０及び第４玉軸受６２は、ロータ軸３８の回転機１８に対する回転軸心Ｃｍ方向の両側の端部３８ａ，３８ｂを支持する一対の軸受を構成するうちの一方の軸受である。つまり、第３玉軸受６０及び第４玉軸受６２は、ロータ軸３８の両側の端部３８ａ，３８ｂのうちの歯車軸３６から相対的に大きなラジアル力が作用させられる第１端部３８ａを支持する軸受である。尚、端部３８ａ，３８ｂを支持する一対の軸受を構成するうちの他方の軸受は、第２玉軸受４８である。

本実施例では、第１端部３８ａを支持する軸受として、第３玉軸受６０及び第４玉軸受６２の複数個の軸受が配置されている。これにより、第１端部３８ａを支持する軸受の支持剛性は、第２玉軸受４８の支持剛性と比べて高くされている。尚、第３玉軸受６０及び第４玉軸受６２は、各々、体格が第２玉軸受４８と同等の大きさとされており、又、ケース２０との間でのルーズ嵌合における嵌め合いすきまが第２玉軸受４８と同等の間隔とされている。

上述のように、本実施例によれば、ロータ軸３８の両側の端部３８ａ，３８ｂのうちの歯車軸３６から相対的に大きなラジアル力が作用させられる第１端部３８ａを支持する第３玉軸受６０及び第４玉軸受６２を合わせた支持剛性が、歯車軸３６から相対的に小さなラジアル力が作用させられる第２端部３８ｂを支持する第２玉軸受４８の支持剛性と比べて高くされているので、前述の実施例１と同様の効果が得られる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

例えば、前述の実施例において、ロータ軸３８の回転機１８に対する回転軸心Ｃｍ方向の両側の端部３８ａ，３８ｂを支持する一対の軸受は共に玉軸受であったが、この態様に限らない。例えば、一対の軸受は、各々別の形式の軸受であっても良い。このようにすることで、歯車軸３６から相対的に大きなラジアル力が作用させられる第１端部３８ａを支持する軸受の支持剛性を、歯車軸３６から相対的に小さなラジアル力が作用させられる第２端部３８ｂを支持する軸受の支持剛性と比べて高くしても良い。軸受を各々別の形式にすることとは、例えば一方を玉軸受とし、他方をころ軸受としたり、又は、一方をころがり軸受とし、他方をすべり軸受としたり、又は、一方の玉軸受の玉と他方の玉軸受の玉との種類を異ならせたりすることである。

また、前述の実施例において、歯車軸３６から相対的に大きなラジアル力が作用させられる第１端部３８ａを支持する軸受は、歯車軸３６から相対的に小さなラジアル力が作用させられる第２端部３８ｂを支持する軸受と比べて、軸受の内部隙間が狭くされていることで、第１端部３８ａを支持する軸受の支持剛性を、第２端部３８ｂを支持する軸受の支持剛性と比べて高くしても良い。

また、前述の実施例１では、第１玉軸受４６は、第２玉軸受４８と比べて、体格が大きくされ、且つ、ケース２０との間でのルーズ嵌合における嵌め合いすきまが狭くされていたが、この態様に限らない。例えば、第１玉軸受４６は、第２玉軸受４８と比べて、体格が大きくされるのみでも良いし、又は、ケース２０との間でのルーズ嵌合における嵌め合いすきまが狭くされるのみでも良い。このようにしても、第１玉軸受４６の支持剛性は、第２玉軸受４８の支持剛性と比べて高くされ得る。要は、体格を大きくしたり、ルーズ嵌合における嵌め合いすきまを狭くしたり、軸受を複数個配置したり、軸受の形式を変更したり、軸受の内部隙間を狭くしたりするなどの何らかの方法で、第１玉軸受４６の支持剛性が、第２玉軸受４８の支持剛性と比べて高くされれば良い。

また、前述の実施例２では、第１端部３８ａを支持する軸受は、第３玉軸受６０及び第４玉軸受６２であったが、この態様に限らない。第１端部３８ａを支持する軸受として、３つ以上の複数個の軸受が配置されていても良い。

また、前述の実施例では、スプライン嵌合部５０と弾性部材５６とは、第１端部３８ａ側にまとめて配置されていた。スプライン嵌合部５０と弾性部材５６とが、第１端部３８ａ側と第２端部３８ｂ側とに分かれて配置されている場合も考えられる。このような場合、スプライン嵌合部５０を介して作用させられるラジアル力の方が弾性部材５６を介して作用させられるラジアル力の方よりも大きければ、第１端部３８ａ及び第２端部３８ｂのうちのスプライン嵌合部５０に近い側の端部は、第１端部３８ａ及び第２端部３８ｂのうちのスプライン嵌合部５０に遠い側の端部と比べて歯車軸３６から大きなラジアル力が作用させられる。その為、スプライン嵌合部５０に近い側の端部を支持する軸受すなわちスプライン嵌合部５０に近い側の軸受の支持剛性が、スプライン嵌合部５０に遠い側の軸受つまり弾性部材５６に近い側の軸受の支持剛性と比べて高くされている。一方で、弾性部材５６を介して作用させられるラジアル力の方がスプライン嵌合部５０を介して作用させられるラジアル力の方よりも大きければ、弾性部材５６に近い側の軸受の支持剛性が、スプライン嵌合部５０に近い側の軸受の支持剛性と比べて高くされている。

また、前述の実施例において、弾性部材５６は必ずしも備えられていなくても良い。又、歯車軸３６とロータ軸３８との連結は、スプライン嵌合によるものに限らない。又、エンジン１４に替えて、回転機１８とは別の回転機が動力源として用いられても良い。この場合、変速部２２は備えられていなくても良い。要は、ラジアル力を受ける歯車軸と、前記歯車軸と同軸心に配設されている、前記歯車軸に連結された回転機のロータ軸と、前記ロータ軸の前記回転機に対する前記軸心方向の両側の端部を支持する一対の軸受とを備えた動力伝達装置であれば、本発明を適用することができる。

尚、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１２：車両用動力伝達装置（動力伝達装置）
１８：回転機
３６：歯車軸
３８：ロータ軸
３８ａ：第１端部（一方の端部）
３８ｂ：第２端部（他方の端部）
４６：第１玉軸受（一方の端部を支持する軸受）
４８：第２玉軸受（他方の端部を支持する軸受）
６０：第３玉軸受（一方の端部を支持する軸受）
６２：第４玉軸受（一方の端部を支持する軸受）
Ｃｍ：回転軸心（軸心）

Claims (1)

1. 軸心に垂直な方向に働く力であるラジアル力を受ける歯車軸と、前記歯車軸と同軸心に配設されている、前記歯車軸に連結された回転機のロータ軸と、前記ロータ軸の前記回転機に対する前記軸心方向の両側の端部を支持する一対の軸受とを備えた動力伝達装置であって、
   前記ロータ軸の前記両側の端部のうちの前記歯車軸から相対的に大きなラジアル力が作用させられる一方の端部を支持する軸受の支持剛性が、前記ロータ軸の前記両側の端部のうちの前記歯車軸から相対的に小さなラジアル力が作用させられる他方の端部を支持する軸受の支持剛性と比べて高くされていることを特徴とする動力伝達装置。

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