JP2020068540A

JP2020068540A - 車両用電動機

Info

Publication number: JP2020068540A
Application number: JP2018197970A
Authority: JP
Inventors: 絢子長谷川; Ayako Hasegawa; 弘樹加藤; Hiroki Kato
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-10-19
Filing date: 2018-10-19
Publication date: 2020-04-30

Abstract

【課題】ロータシャフトとロータコアとを簡素な構造で隙間なく嵌合させることができる車両用電動機を提供する。【解決手段】本実施例の車両用電動機１２によれば、ロータシャフト３４の外周面に第１溝部が形成され、ロータコア４６の内周面に突出部５４が形成されている。第１溝部５０の一対の内壁面５０ａに圧接するように嵌め入れられた突出部５４は、ロータシャフト３４の弾性変形に基づいて、内壁面５０ａによって弾性的に挟時されている。これにより、車両用電動機１２は、ロータコア４６に種々の加工を施すとともに車両用電動機１２に新たな構成部品を用いてロータシャフト３４とロータコア４６とを嵌合させる場合と比べて、簡素な構造でロータシャフト３４とロータコア４６とを隙間なく嵌合させることができる。【選択図】図３

Description

本発明は、車両用電動機に関し、特にロータシャフトとロータコアとの嵌合構造に関するものである。

長手のロータシャフトと、ロータシャフトが挿通され、ロータシャフトによって回転可能に支持されるロータコアとを備える車両用電動機が知られている。たとえば特許文献１に記載の車両用電動機である。特許文献１に記載の車両用電動機では、ロータシャフトの外周に溝部が形成され、溝部に嵌め入れられる突出部がロータコアの内周に形成されている。ロータコアには、ピン挿入孔が突出部の近傍に形成され、ピン挿入孔から突出部の先端へ向かってロータコアの回転方向すなわち周方向に突出部を分断する分断溝が形成されている。これにより、特許文献１に記載の車両用電動機は、たとえばピン挿入穴にピンが圧入されることにより周方向に分離された突出部が外側へ拡開し、突出部が溝部の内壁面にそれぞれ接触させられるので、ロータコアおよびロータシャフトの周方向にかしめが行われる。そのため、ロータシャフトとロータコアとが周方向に隙間なく嵌合させられる。

特開２００７−１８１２７０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の車両用電動機では、前記ロータシャフトと前記ロータコアとを隙間なく嵌合させる場合に、前記ロータコアに種々の加工を施すとともに、車両用電動機に新たな構成部品が必要になる。そのため、上記特許文献１に記載の車両用電動機では、コストが増加する可能性があった。

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、ロータシャフトとロータコアとを簡素な構造で隙間なく嵌合させることができる車両用電動機を提供することにある。

本発明の要旨とするところは、長手状のロータシャフトと、前記ロータシャフトが挿通され、前記ロータシャフトによって回転可能に支持されるロータコアとを備える車両用電動機であって、前記ロータシャフトの外周面には、前記ロータシャフトの長手方向に沿った第１溝部が形成され、前記ロータコアには、前記第１溝部が前記第１溝部の相対向する一対の内壁面に圧接するように前記ロータシャフトの一端から嵌め入れられる突出部が形成され、前記圧接による前記第１溝部の幅が広がる方向の前記ロータシャフトの弾性変形に基づいて、前記突出部が前記第１溝部の一対の内壁面によって弾性的に挟持されていることにある。

本発明の車両用電動機によれば、前記第１溝部の内壁面に圧接するように嵌め入れられた前記突出部は、前記ロータシャフトの弾性変形に基づいて、前記第１溝部の一対の内壁面によって弾性的に挟持されている。これにより、車両用電動機は、前記ロータコアに種々の加工を施すとともに新たな構成部品を用いて前記ロータシャフトと前記ロータコアとを嵌合させる場合と比べて、簡素な構造で前記ロータシャフトと前記ロータコアとを隙間なく嵌合させることができる。

本発明が適用された動力伝達装置に設けられる車両用電動機の要部の断面図を示す断面図である。図１の車両用電動機に設けられた、ロータシャフトとロータコアとが嵌合している状態を回転軸線方向から見た概略図である。図２の車両用電動機の一部を拡大して示す拡大図である。本発明の他の実施例における車両用電動機の一部を拡大して示す拡大図である。本発明の他の実施例における車両用電動機の一部を拡大して示す拡大図である。

本発明の一実施形態では、前記ロータシャフトには、前記第１溝部の両側において前記第１溝部に沿って第２溝部が形成されている。これにより、前記ロータシャフトは、剛性が低下させられて外周がたわみ易くなるので、前記突出部が前記第１溝部の一対の内壁面によってより弾性的に挟持され易くなる。そのため、前記ロータシャフトと前記ロータコアとをより確実に隙間なく嵌合させることができる。

また、本発明の一実施形態では、前記突出部は、前記ロータシャフトの断面において、前記ロータシャフトの回転中心軸に向かうほど周方向の幅寸法が小さくなるように形成されている。これにより、前記ロータシャフトと前記ロータコアとが嵌合させられた状態において前記突出部と前記第１溝部の一対の内壁面との接触面積を小さくすることができる。そのため、たとえば嵌合する前記ロータシャフトと前記ロータコアとが回転させられた場合に、前記ロータシャフトと前記ロータコアとが接触する部分の摩耗を抑制することができる。

本発明は、走行用の駆動力源としてエンジンの他に走行用回転機すなわち駆動用電動機を有するハイブリッド車両等や駆動力源として電動モータのみを備えている電気自動車などに適用され得る。動力伝達装置は、ＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）型のトランスアクスルが好適に用いられるが、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）型や４輪駆動型の動力伝達装置であってもよい。

以下、本発明の一実施例について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、車両の動力伝達装置１０の一部を示す断面図であり、動力伝達装置１０に設けられる車両用電動機１２の要部の断面図を示している。この動力伝達装置１０は、たとえば車両においてＦＲ型車両に好適に用いられるものであり、走行用の動力源としての内燃機関である図示しないエンジンと図示しない駆動輪との間に設けられる。動力伝達装置１０は、前記エンジンから前記駆動輪への動力伝達経路上においてたとえば図示しない差動部の出力軸として機能する伝達部材を介して、前記エンジンからの駆動力を前記駆動輪へ伝達する。車両用電動機１２は、前記伝達部材に一体的に回転可能に連結されている。本実施例では、前記伝達部材は、後述の入力側回転軸３０および出力側回転軸３２に対応している。

車両用電動機１２は、走行用の駆動力源であって、駆動力を出力する走行用電動機として機能するためモータ機能を備えるとともに発電機能を少なくとも備える。

車両用電動機１２は、図１に示すように、車両に設けられる非回転部材としてのトランスミッションケース１４内に備えられる。車両用電動機１２は、図１に示すように、回転軸線Ｃまわりに回転可能なロータシャフト３４と、ロータシャフト３４に挿通されて、ロータシャフト３４によって回転軸線Ｃまわりに回転可能に支持されるロータコア４６とを備えている。

ロータシャフト３４は、回転軸線Ｃ方向に延伸する円筒状に形成されている。ロータシャフト３４は、たとえば前記差動部に設けられた図示しない差動部のリングギヤに連結されている入力側回転軸３０と、図示しない自動変速機の入力軸としても機能する出力側回転軸３２とに連結されている。ロータシャフト３４、入力側回転軸３０および出力側回転軸３２は、それぞれ回転軸線Ｃまわりに回転可能に配設されている。ロータシャフト３４は、回転軸線Ｃ方向の一端が軸受３６を介してトランスミッションケース１４に連結された電動機カバー３８に回転可能に支持されているとともに、軸線Ｃ方向の他端が軸受４０を介してトランスミッションケース１４に回転可能に支持されている。

ロータシャフト３４の外周面には、車両用電動機１２を構成するロータコア４６が固定され、そのロータコア４６の外周側に、車両用電動機１２を構成するステータコア４８が配置されている。ロータコア４６は、回転軸線Ｃ方向に複数枚の電磁鋼板が積層されて円筒状に構成される。ステータコア４８は、回転軸線Ｃ方向に複数枚の電磁時鋼板が積層されて円筒状に構成され、トランスミッションケース１４に図示しないボルトによって回転不能に固定されている。

図２は、ロータシャフト３４とロータコア４６とが嵌合している状態を回転軸線Ｃ方向から見た概略図である。図３は、図２の破線で囲まれるＥ部を拡大して示す拡大図である。図２では、ロータコア４６は、内周側の形状が示されており、外周側の形状が省略されている。また、図２に示すロータコア４６は、回転軸線Ｃ方向に積層された複数枚の電磁鋼板のうちの一の電磁鋼板を示す。ロータシャフト３４およびロータコア４６は、図２に示す矢印方向に回転可能となっている。

図２および図３に示すように、ロータシャフト３４には、ロータシャフト３４の長手方向に沿うとともに、ロータシャフト３４の外周面から回転軸線Ｃに向かって所定の深さを有する有底の第１溝部５０が形成されている。第１溝部５０は、図２に示すように、ロータシャフト３４の周方向に略等間隔に合計２箇形成されている。第１溝部５０は、相対向する一対の内壁面５０ａと底面５０ｂとを有している。第１溝部５０の一対の内壁面５０ａは略平行に形成されており、一対の内壁面５０ａ間の幅寸法すなわち第１溝部５０の開口幅寸法は、第１溝部５０の深さ方向に略一定に形成されている。

ロータシャフト３４の外周面には、図２および図３に示すように、第１溝部５０の両側すなわち第１溝部５０の周方向両側に第１溝部５０に沿って一対の第２溝部５２がそれぞれ形成されている。第２溝部５２は、ロータシャフト３４の長手方向に沿うとともに、ロータシャフト３４の外周面から回転軸線Ｃに向かって所定の深さを有する有底の溝である。具体的には、第２溝部５２は、第１溝部５０を構成する一対の内壁面５０ａに沿って第１溝部５０の周方向外側に形成されている。本実施例では、第２溝部５２は、第１溝部５０の両側にそれぞれ１個形成され、合計４個形成されている。第２溝部５２の深さ寸法は、第１溝部５０の深さ寸法よりも小さくなるように形成され、且つ第２溝部５２の周方向の開口幅寸法は、第１溝部５０の周方向の開口幅寸法よりも小さくなるよう形成されている。

ロータコア４６には、図２および図３に示すように、内周面から回転軸線Ｃに向かって突出する突出部５４が形成されている。突出部５４は、たとえばロータシャフト３４の回転軸線Ｃ方向の一端側から嵌め入れられて、第１溝部５０に嵌合させられる。本実施例では、突出部５４は、ロータシャフト３４とロータコア４６とが嵌合された状態で、ロータシャフト３４の回転中心線である回転軸線Ｃに向かうほど周方向の幅寸法が小さくなるような略台形状に形成されている。突出部５４が略台形状に形成されていることにより、本実施例では、車両用電動機１２は、内壁面５０ａの外周側端部に応力がかかる構造となっている。突出部５４が略台形状に形成されていることにより、たとえば突出部５４が矩形状に形成されている場合と比べて、突出部５４と第１溝部５０の内壁面５０ａとの接触面積が小さくなる。そのため、本実施例では、たとえば嵌合するロータシャフト３４とロータコア４６とが回転させられた場合に、ロータシャフト３４とロータコア４６とが接触する部分である第１溝部５０および突出部５４の摩耗が抑制される。

ロータシャフト３４とロータコア４６とが嵌合される場合には、突出部５４は、第１溝部５０の内壁面５０ａに圧接されながら嵌め入れられている。第１溝部５０の近傍に第２溝部５２が形成されていることによって、本実施例のロータシャフト３４の剛性が低下させられており、ロータシャフト３４の外周は第２溝部５２が形成されていない場合と比べてたわみ易くなっている。そのため、第１溝部５０に突出部５４が圧接により嵌め入れられることによって、ロータシャフト３４は第１溝部５０の開口の幅方向に弾性変形させられる。すなわち突出部５４が第１溝部５０に圧接させられることによって、ロータシャフト３４は、第１溝部５０の開口が広がる方向に弾性変形させられる。突出部５４は、ロータシャフトの弾性変形に基づいて、第１溝部５０の一対の内壁面５０ａによって弾性的に挟持させられる。そのため、たとえばロータシャフト３４の周方向において、ロータシャフト３４とロータコア４６との間に隙間を発生させることなく、ロータシャフト３４とロータコア４６とが嵌合させられる。突出部５４と第１溝部５０とが嵌合させられることにより、ロータシャフト３４とロータコア４６とが嵌合して、ロータシャフト３４にロータコア４６が固定させられる。ローシャフト３４の第１溝部５０およびロータコア４６の突出部５４の寸法は、温間ばめ設計されている。

ロータシャフト３４とロータコア４６とを嵌合させる場合には、たとえば突出部５４の最大幅寸法を第１溝部５０の開口幅寸法よりもわずかに大きく形成し、ロータシャフト３４の加熱膨張によって第１溝部５０の開口幅寸法を突出部５４の最大幅寸法よりも一時的に大きくした状態で第１溝部５０に突出部５４を嵌め入れる、いわゆる温間ばめが用いられる。第１溝部５０は、ロータシャフト３４が冷却されることによって開口幅寸法が加熱膨張前の元の寸法に戻されるため、第１溝部５０の内壁面５０ａによって突出部５４が弾性的に挟時させられる。

このように、本実施例の車両用電動機１２によれば、第１溝部５０の一対の内壁面５０ａに圧接するように嵌め入れられた突出部５４は、ロータシャフト３４の弾性変形に基づいて、内壁面５０ａによって弾性的に挟時されている。これにより、車両用電動機１２は、ロータコア４６に種々の加工を施すとともに車両用電動機１２に新たな構成部品を用いてロータシャフト３４とロータコア４６とを嵌合させる場合と比べて、簡素な構造でロータシャフト３４とロータコア４６とを隙間なく嵌合させることができる。

また、本実施例の車両用電動機１２によれば、ロータシャフト３４には、第１溝部５０の両側において第１溝部５０に沿って第２溝部５２が形成されている。これにより、ロータシャフト３４は、剛性が低下させられて外周がたわみ易くなるので、突出部５４が第１溝部５０の一対の内壁面５０ａによってより弾性的に挟持され易くなる。そのため、ロータシャフト３４とロータコア４６とをより隙間なく嵌合させることができる。

また、本実施例の車両用電動機１２によれば、突出部５４は、ロータシャフト３４の断面において、ロータシャフト３４の回転軸線Ｃに向かうほど周方向の幅寸法が小さくなるように形成されている。これにより、ロータシャフト３４とロータコア４６とが嵌合させられた状態において突出部５４と第１溝部５０の一対の内壁面５０ａとの接触面積を小さくすることができる。そのため、たとえば嵌合したロータシャフト３４とロータコア４６とが回転させられた場合に、ロータシャフト３４およびロータコア４６の摩耗を抑制することができる。

次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、前述の実施例１と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４は、車両用電動機１００に設けられた、ロータシャフト１０２とロータコア１０４とが嵌合している状態の要部を回転軸線Ｃ方向から見た断面図であって、実施例１の図３に対応する図である。図４に示すように、ロータシャフト１０２には、ロータシャフト１０２の長手方向に沿うとともに、ロータシャフト１０２の外周面から回転軸線Ｃに向かって所定の深さを有する有底の第１溝部１０６が形成されている。さらに、ロータシャフト１０２には、ロータシャフト１０２の長手方向に沿うとともに、第１溝部１０６の両側において第１溝部１０６に沿った所定の深さを有する有底の第２溝部１０８が形成されている。第２溝部１０８は、ロータシャフト１０２の外周面から回転軸線Ｃに向かって所定の深さを有する有底の溝である。具体的には、第２溝部１０８は、第１溝部１０６の一対の内壁面１０６ａに沿って第１溝部１０６の周方向外側に形成されている。第１溝部１０６は、相対向する一対の内壁面１０６ａと底面１０６ｂとを有している。第２溝部１０８は、一対の内壁面１０６ａに沿って第１溝部１０６の深さ寸法と略同じ深さ寸法を有して形成され、且つ第１溝部１０６の開口幅寸法と略同じ寸法の開口幅寸法を有して形成されている。すなわち、第２溝部１０８は、第１溝部１０６周辺の肉厚を実施例１よりも大きな円弧を形成してなだらかに削った形状となっている。

ロータコア１０４には、図４に示すように、内周面から回転軸線Ｃに向かって突出する突出部１１０が形成されている。突出部１０８は、たとえばロータシャフト１０２の回転軸線Ｃ方向の一端側から嵌め入れられて、第１溝部５０に嵌合させられる。本実施例では、突出部１１０は、ロータシャフト１０２とロータコア１０４とが嵌合された状態で、第１溝部１０６の形状に沿った略矩形に形成されている。

このように、本実施例の車両用電動機１００によれば、第１溝部１０６の周辺の肉厚を削った第２溝部１０８を形成することによって、ロータシャフト１０２の剛性をより低下させることができるので、ロータシャフト１０２をよりたわみ易やすくすることができる。これにより、たとえばロータシャフト１０２とロータコア１０４とをより容易に温間ばめで嵌め合わせることができ、簡素な構造でロータシャフト１０２とロータコア１０４とを隙間なく嵌合させることができる。

図５は、車両用電動機２００に設けられた、ロータシャフト２０２とロータコア２０４とは嵌合している状態の要部を回転軸線Ｃ方向から見た断面図であって、実施例１の図３および実施例２の図４に対応する図である。図５に示すように、ロータシャフト２０２には、外周面から回転軸線Ｃに向かって所定の深さを有する有底の第１溝部２０６が形成されている。第１溝部２０６は、相対向する一対の内壁面２０６ａと底面２０６ｂとを有している。また、ロータコア２０４には、内周面から回転軸線Ｃに向かって突出する突出部２０８が形成されている。突出部２０８は、たとえばロータシャフト２０２の回転軸線Ｃ方向の一端側から嵌め入れられて、第１溝部２０６に嵌合させられる。本実施例では、突出部２０８は、ロータシャフト２０２とロータコア２０４とが嵌合された状態で、ロータシャフト２０２の回転軸線Ｃに向かうほど周方向の幅寸法が小さくなるような略台形形状に形成されている。

このように、本実施例の車両用電動機２００によれば、ロータシャフト２０２とロータコア２０４とが嵌合させられた状態において突出部２０８と第１溝部２０６の一対の内壁面２０６ａとの接触面積を小さくすることができる。そのため、たとえば嵌合したロータシャフト２０２とロータコア２０４とが回転させられた場合に、ロータシャフト２０２およびロータコア２０４の摩耗を抑制することができる。

以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。

たとえば、前述の実施例においては、第２溝部５２の深さ寸法は、第１溝部５０の深さ寸法よりも小さくなるように形成され、第２溝部１０８の深さ寸法は、第１溝部１０６の深さ寸法と略同じ深さ寸法を有して形成されていたが、必ずしもこれに限らず、第２溝部５２、１０８の深さ寸法は、第１溝部５０、１０６の深さ寸法よりも大きくなるように形成されていてもよい。また、第２溝部５２の周方向の開口幅寸法は、第１溝部５０の周方向の開口幅寸法よりも小さくなるように形成され、第２溝部１０８の周方向の開口幅寸法は、第１溝部１０６の開口幅寸法と略同じ寸法を有して形成されていたが、必ずしもこれに限らず、第２溝部５２、１０８の周方向の開口幅寸法は、第１溝部５０、１０６の周方向の開口幅寸法よりも大きくなるように形成されていてもよい。

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、上述したのはあくまでも一実施形態であり、その他一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１２、１００、２００：車両用電動機
３４、１０２、２０２：ロータシャフト
４６、１０４、２０４：ロータコア
５０、１０６、２０６：第１溝部
５０ａ、１０６ａ、２０６ａ：内壁面
５２、１０８：第２溝部
５４、１１０、２０８：突出部

Claims

長手状のロータシャフトと、前記ロータシャフトが挿通され、前記ロータシャフトによって回転可能に支持されるロータコアとを備える車両用電動機であって、
前記ロータシャフトの外周面には、前記ロータシャフトの長手方向に沿った第１溝部が形成され、
前記ロータコアには、前記第１溝部が前記第１溝部の相対向する一対の内壁面に圧接するように前記ロータシャフトの一端から嵌め入れられる突出部が形成され、
前記圧接による前記第１溝部の幅が広がる方向の前記ロータシャフトの弾性変形に基づいて、前記突出部が前記第１溝部の一対の内壁面によって弾性的に挟持されている
ことを特徴とする車両用電動機。