JP3954018B2 - ハイブリッド車両用電動機 - Google Patents
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Description
このハイブリッド車両用電動機においては、例えば、ロータ内に圧入される連結用のシャフト等を備え、このシャフトの一方の端部がボルト締結等によって内燃機関のクランクシャフトに連結され、他方の端部がボルト締結等によってドライブプレートに連結されると共に、このシャフトの外径に対して所定の締め代を有するようにしてロータの内径が設定され、このシャフトがロータ内に圧入されて、締まりばめされた状態で固定されることによって、ロータが内燃機関と変速機とに挟み込まれるようにして連結されている。
しかも、ロータは、ロータ内に圧入される連結用のシャフトの締まりばめのみによって位置決めされるだけであるから、例えばロータ内に連結用のシャフト等を圧入する工程において、ロータの外径に対する位置決め精度が低下してしまうと、ロータの外周に対向配置されるステータを備える電動機においては、ロータとステータとの間のギャップの寸法精度が低下してしまう虞がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ロータの製作に要する費用が過剰に嵩むことを防止しつつ、容易に所望の性能を確保することが可能なハイブリッド車両用電動機を提供することを目的とする。
しかも、ロータは、ククランクシャフトおよびドライブプレートによって回転軸方向の両側から挟み込まれるようにして固定されるため、例えばロータの内周面形状や外周面形状、内周面および外周面の加工精度等に関わりなく、クランクシャフトおよびドライブプレートとロータとを精度良く配置することができる。さらに、ロータとクランクシャフトおよびドライブプレートとを連結した場合であっても、ロータの内径寸法や外径寸法の寸法精度が劣化する虞がなく、ロータの外周や内周に対向配置されるステータを備える電動機において、ロータとステータとの間のギャップの寸法精度を高精度に設定することができる。
しかも、ロータは、端面板およびドライブプレートによって回転軸方向の両側から挟み込まれるようにして固定されるため、例えばロータの内周面形状や外周面形状、内周面および外周面の加工精度等に関わりなく、クランクシャフトおよびドライブプレートとロータとを精度良く配置することができる。さらに、ロータとクランクシャフトおよびドライブプレートとを連結した場合であっても、ロータの内径寸法や外径寸法の寸法精度が劣化する虞がなく、ロータの外周や内周に対向配置されるステータを備える電動機において、ロータとステータとの間のギャップの寸法精度を高精度に設定することができる。
例えば磁石装着部と締結部とがロータの外周部に設けられる場合には、ロータの内周部は打ち抜き加工等によって単なる孔状に加工され、ロータの貫通孔に連通する締結孔を具備するクランクシャフトの径寸法が増大することになるが、これに対して本願発明においては、クランクシャフトの径寸法が増大することを抑制しつつ、ロータにおいて単に打ち抜かれる内周部をリブや締結部として有効利用することができる。
しかも、例えばロータの内周面形状や外周面形状、内周面および外周面の加工精度等に関わりなく、クランクシャフトおよびドライブプレートとロータとを精度良く配置することができる。さらに、ロータの外周や内周に対向配置されるステータを備える電動機において、ロータとステータとの間のギャップの寸法精度を高精度に設定することができる。
さらに、請求項3に記載の発明のハイブリッド車両用電動機によれば、端面板とロータと変速機の入力端部とを容易に位置決めすることができ、ロータの回転バランスの調整等に煩雑な手間がかかることを防止することができる。
さらに、請求項4に記載の発明のハイブリッド車両用電動機によれば、例えば専用の固定部材等を備える必要無しに、複数の電磁鋼板の積層体を強固に固着することができ、電磁鋼板の飛散等の発生を防止することができる。しかも、ロータ鉄心の回転軸線と交差する平面内において電磁鋼板の位置ずれが生じることを防止することができる。
さらに、請求項5に記載の発明のハイブリッド車両用電動機によれば、例えば専用の固定部材等を備える必要無しに、複数の電磁鋼板の積層体を強固に固着することができ、電磁鋼板の飛散等の発生を防止することができる。しかも、ロータの貫通孔の周囲つまり締結部材が挿着されて締結が行われる周辺にてかしめることにより、特に締結部材による締結に伴ってロータ鉄心の回転軸線と交差する平面内において電磁鋼板の位置ずれが生じることを防止することができる。
この参考技術によるハイブリッド車両用電動機10は、例えば図1に示すように、永久磁石11aを有する回転子11と、この回転子11を回転させる回転磁界を発生する複数相の固定子巻線(図示略)を有する固定子12とを備えたブラシレスDCモータであって、回転子11の回転軸方向における一端が内燃機関(図示略)のクランクシャフト13に連結され、他端がドライブプレート14を介して変速機(図示略)の入力軸15に連結され、直列に直結された内燃機関またはハイブリッド車両用電動機10の何れか一方の駆動力が変速機を介して車両の駆動輪(図示略)に伝達されるようになっている。
また、車両の減速時に駆動輪側からハイブリッド車両用電動機10に駆動力が伝達されると、ハイブリッド車両用電動機10は発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギー(回生エネルギー)として回収する。さらに、内燃機関の出力がハイブリッド車両用電動機10に伝達された場合にもハイブリッド車両用電動機10は発電機として機能して発電エネルギーを発生する。
ドライブプレート14は、例えば図2に示すように、変速機の入力軸端面板18に連結される外周部14aと、この外周部14aから屈曲部14bを介して、回転軸線方向に内燃機関のクランクシャフト13側に向かい突出する内周部14cとを備える略多段円筒状に形成されている。
ここで、ドライブプレート14の外周部14aの表面は、入力軸端面板18の外周部の他方の表面18Bに面接触し、例えばリベット21によって入力軸端面板18に固定されている。
そして、ロータ鉄心11bには回転軸線方向に貫通する複数の貫通孔22,…,22が周方向に所定間隔をおいて設けられ、クランク端面板16とドライブプレート14の内周部14cとには、ロータ鉄心11bの貫通孔22に臨んで連通する各締結孔23,24が設けられている。
そして、ロータ鉄心11bの貫通孔22と、クランク端面板16の締結孔23と、ドライブプレート14の内周部14cの締結孔24とに、例えばリベットやボルト等の締結部材25が挿着され、ロータ鉄心11bと、クランク端面板16と、ドライブプレート14とが固定されている。
しかも、ロータ鉄心11bは、クランク端面板16およびドライブプレート14によって回転軸方向の両側から挟み込まれるようにして固定されるため、例えばロータ鉄心11bの内周面形状や、内周面の加工精度等に関わりなく、クランクシャフト13およびドライブプレート14とロータ鉄心11bとを精度良く同軸に配置することができる。
さらに、ロータ鉄心11bとクランクシャフト13とドライブプレート14とを連結した場合であっても、ロータ鉄心11bの外径寸法の寸法精度が劣化する虞がなく、回転子11の外周部に対向配置された固定子12との間のギャップの寸法精度を高精度に設定することができる。
この場合には、永久磁石11aが、回転子11から回転軸線方向に抜け出してしまうことを防止することができる。
この参考技術の第2変形例に係るハイブリッド車両用電動機10は、例えばかご形の回転子11を備え、この回転子11は、珪素鋼板等の電磁鋼板が積層されてなる略円筒状のロータ鉄心11bと、ロータ鉄心11bの外周面上において周方向に所定間隔をおいて配置され、径方向内方に向かう複数のスロット11c,…,11cと、各スロット11c,…,11c内に設けられたロータ導体11d,…,11dと、各ロータ導体11d,…,11dと一体に形成され、ロータ鉄心11bの外周部の両側面を挟み込むようにして覆う略円環状のエンドリング11e,11eとを備えて構成されている。
そして、ロータ鉄心11bの内周部に、回転軸線方向に貫通する複数の貫通孔22,…,22が周方向に所定間隔をおいて設けられ、貫通孔22に臨んで連通するクランク端面板16の締結孔23およびドライブプレート14の内周部14cの締結孔24に、例えばリベットやボルト等の締結部材25が挿着され、ロータ鉄心11bと、クランク端面板16と、ドライブプレート14とが固定されている。
これらの第3〜第5変形例においては、ロータ鉄心11bの外周部に、回転軸線方向に貫通する複数の貫通孔22,…,22が周方向に所定間隔をおいて設けられ、貫通孔22に臨んで連通するクランク端面板16の締結孔23およびドライブプレート14の内周部14cの締結孔24に、例えばリベットやボルト等の締結部材25が挿着され、ロータ鉄心11bと、クランク端面板16と、ドライブプレート14とが固定されている。
この実施の形態に係るハイブリッド車両用電動機10は、例えば図9に示すように、永久磁石11aを有する回転子11と、この回転子11を回転させる回転磁界を発生する複数相の固定子巻線12aを有する固定子12とを備えたブラシレスDCモータであって、例えばリベットやボルト等の締結部材25が、順次、ドライブプレート14の内周部14cの締結孔24と、ロータ鉄心11bの貫通孔22と、クランク端面板16の締結孔23とに装着され、さらに、内燃機関30のクランクシャフト13に設けられた締結穴13aに装着されている。つまり、この実施の形態において、上述した参考技術と異なる主要な点は、クランクシャフト13とクランク端面板16とを固定する締結ボルト17が省略され、締結部材25によってドライブプレート14と、ロータ鉄心11bと、クランク端面板16と、クランクシャフト13とが固定されている点である。
ロータ鉄心11bの外周部は磁石装着部11boとされ、回転軸Qに平行に貫通すると共にロータ鉄心11bの外周面上において開口する磁石装着孔11baが形成され、この磁石装着孔11baには、例えば回転軸Q方向に伸びる略板状に形成された永久磁石11aが装着されている。これにより、磁石装着孔11baに装着された永久磁石11aの外周面の少なくとも一部は、回転子11の外周部に対向配置された略円筒状の固定子12の内周面に向かって露出している。
ロータ鉄心11bの内周部は締結部11biとされ、回転軸Qと同軸に貫通する所定径の嵌合孔11fが設けられ、さらに、この嵌合孔11fと干渉しない位置であって、回転軸Qから径方向に所定距離だけ離間した位置に、回転軸Qに平行に貫通する複数の貫通孔22,…,22が周方向に所定間隔をおいて設けられている。
そして、ロータ鉄心11bの外周部の磁石装着部11boと内周部の締結部11biとは、ロータ鉄心11bの径方向に対して所定角度(例えば、45°等)をなすように傾斜した複数(例えば、6個等)のリブ11g,…,11gによって接続され、周方向で隣り合うリブ11g,11g間にはロータ鉄心11bを回転軸Qに平行に貫通する肉抜き部11hが設けられている。
そして、各かしめ部11m,11nでは、例えば各電磁鋼板11Aの一方の表面上にかしめ凸部が設けられ、他方の表面上にかしめ凹部が設けられ、積層される電磁鋼板11A,11A間で互いのかしめ凸部がかしめ凹部に嵌合されている。
また、ロータ鉄心11bの磁石装着部11boの内周部には、例えば第1かしめ部11mよりも内周側にずれた位置で周方向に所定間隔をおいて回転軸Qに平行に貫通する複数のピン装着孔11q,…,11qが形成されている。
そして、クランク端面板16には、ロータ鉄心11bの貫通孔22に臨んで連通する締結孔23が設けられ、クランクシャフト13には、ロータ鉄心11bの貫通孔22およびクランク端面板16の締結孔23に臨んで連通する締結穴13aが設けられている。
さらに、クランク端面板16にはロータ鉄心11bの内周部の締結部11biの嵌合孔11fに嵌合する嵌合突部16aが設けられ、この嵌合突部16aは、例えばクランク端面板16の央部が回転軸Qに沿ってロータ鉄心11bの嵌合孔11fに向かい延出するようにして形成されている。ここで、ロータ鉄心11bの嵌合孔11fの内径は、クランク端面板16の嵌合突部16aの外径に対して所定の締め代を有し、嵌合突部16aは嵌合孔11fに圧入されて、締まりばめされた状態で固定されている。
また、クランクシャフト13の端面13Aの央部には、回転軸Qに沿って突出する突出部13bが設けられ、この突出部13bは、回転軸Qに沿ってクランクシャフト13側からクランク端面板16を見た場合に凹部となるクランク端面板16の嵌合突部16aの内壁部16abに嵌合するようになっている。
つまり、クランク端面板16の嵌合突部16aがロータ鉄心11bの嵌合孔11fに嵌合することによって、クランク端面板16の回転軸とロータ鉄心11bの回転軸Qとが同軸に位置決めされ、さらに、クランク端面板16の嵌合突部16aの係合孔16bにトルクコンバータ40のフロントカバー41の係合突部41aが係合することによって、クランク端面板16の回転軸とトルクコンバータ40のフロントカバー41の回転軸とが同軸に位置決めされている。
そして、ドライブプレート14の内周部14cには、ロータ鉄心11bの貫通孔22に臨んで連通する締結孔24が設けられ、この内周部14cの表面は、回転軸Qに沿った方向におけるロータ鉄心11bの他方の端面に面接触している。
そして、例えばリベットやボルト等の締結部材25が、順次、ドライブプレート14の内周部14cの締結孔24と、ロータ鉄心11bの貫通孔22と、クランク端面板16の締結孔23とに装着され、さらに、内燃機関30のクランクシャフト13に設けられた締結穴13aに装着されている。これにより、ロータ鉄心11bはクランク端面板16とドライブプレート14の内周部14cとによって両側から挟み込まれるように配置された状態でクランクシャフト13に固定されている。
そして、クランクシャフト13およびトルクコンバータ40が、例えば各軸受け(図示略)に対してボールベアリング等を介して回転可能に支持されることに伴い、クランクシャフト13およびトルクコンバータ40に連結された回転子11が回転可能となっている。
さらに、タービンインペラ43とフロントカバー41との間には、制御装置(図示略)から入力される制御指令に応じてフロントカバー41の内面に向かい押圧され、フロントカバー41に係合するロックアップクラッチ45が備えられている。
そして、フロントカバー41およびポンプインペラ42により形成される容器内に作動油(ATF:Automatic Transmission Fluid)が封入されている。
ここで、ロックアップクラッチ45の係合が解除された状態でポンプインペラ42がフロントカバー41と一体に回転すると作動油の螺旋流が発生し、この作動油の螺旋流がタービンインペラ43に作用して回転駆動力を発生させ、作動油を介してトルクが伝達される。このとき、ステータ44の作用によって伝達されるトルクが増大可能とされている。
また、ロックアップクラッチ45が係合状態に設定されると、フロントカバー41からタービンインペラ43へと、作動油を介さず直接に回転駆動力が伝達される。
なお、ロックアップクラッチ45の係合状態は可変とされ、ロックアップクラッチ45を介してフロントカバー41からタービンインペラ43へと伝達される回転駆動力は任意に変更可能とされている。
この遊星歯車式前後進切替機構51は、トルコン軸46と一体的に接続されている入力回転部51aと、この入力回転部51aとCVT50のインプットシャフト52とを接続する前進クラッチ51bと、入力回転部51aと一体的に構成されたリングギア51cと、インプットシャフト52に設けられたサンギア51dおよびリングギア51cに噛合する複数のプラネタリギア51eと、このプラネタリギア51eを回転可能に支持するキャリア51fと、このキャリア51fの外周部をハウジング(図示略)に対して係合する後進クラッチ51gとを備えて構成されている。
この遊星歯車式前後進切替機構51においては、前進クラッチ51bによって入力回転部51aとインプットシャフト52とを係合することで、入力回転部51aとインプットシャフト52とを回転軸Q周りの同方向へ一体的に回転させるようになっている。また、前進クラッチ51bを開放すると共に後進クラッチ51gによってキャリア51fとハウジング(図示略)とを係合することでキャリア51fが固定され、インプットシャフト52をプラネタリギア51eを介して駆動させるようになっている。このとき、インプットシャフト52は入力回転部51aの回転軸Q周りの回転に対して逆方向に回転し、車両を後進させるようになっている。
ドライブプーリ53は、インプットシャフト52に固定された固定側プーリ半体53aと、制御装置(図示略)の制御によって作動油室57に作用する油圧により軸方向に摺動可能な可動側プーリ半体53bとからなり、可動側プーリ半体53bの摺動位置によってドライブプーリ53の溝53cの溝幅を変更可能である。
同様に、ドリブンプーリ55は、アウトプットシャフト56に固定された固定側プーリ半体55aと、制御装置(図示略)の制御によって作動油室58に作用する油圧により軸方向に摺動可能な可動側プーリ半体55bとからなり、可動側プーリ半体55bの摺動位置によってドリブンプーリ55の溝55cの溝幅を変更可能である。
つまり、各作動油室57,58の油圧が変化することに伴い、各溝53c,55cの各幅が連続的に変化し、金属ベルト54が巻き掛けられる径の比、すなわち変速比が連続的に変化するようになっている。
しかも、ロータ鉄心11bは、クランク端面板16およびドライブプレート14によって回転軸方向の両側から挟み込まれるようにして固定されるため、例えばロータ鉄心11bの内周面形状や、内周面の加工精度等に関わりなく、クランクシャフト13およびドライブプレート14とロータ鉄心11bとを精度良く同軸に配置することができる。
さらに、ロータ鉄心11bとクランクシャフト13とドライブプレート14とを連結した場合であっても、ロータ鉄心11bの外径寸法の寸法精度が劣化する虞がなく、回転子11の外周部に対向配置された固定子12との間のギャップの寸法精度を高精度に設定することができる。
しかも、クランク端面板16と回転子11とトルクコンバータ40のフロントカバー41とを容易に位置決めすることができ、回転子11の回転バランスの調整等に煩雑な手間がかかることを防止することができる。
さらに、磁石装着部11boと締結部11biとを接続する複数のリブ11g,…,11g間にロータ鉄心11bを貫通する肉抜き部11hが設けられることにより、回転子11の重量が過剰に増大することを防止しつつ、所望の強度を確保することができる。
また、ロータ鉄心11bを構成する複数の電磁鋼板11A,…,11Aを各かしめ部11m,11nにてかしめにより固定することによって、例えば専用の固定部材等を備える必要無しに、複数の電磁鋼板11A,…,11Aを強固に固着することができ、電磁鋼板11Aの飛散等の発生を防止することができる。しかも、第2かしめ部11nではロータ鉄心11bの貫通孔22の周囲つまり締結部材25が挿着されて締結が行われる周辺にてかしめることにより、特に締結部材25による締結に伴ってロータ鉄心11bの回転軸Qと交差する平面内において電磁鋼板11A,…,11Aの位置ずれが生じることを防止することができる。
11 ロータ(回転子)
11a 永久磁石(永久磁石片)
11bi 締結部
11bo 磁石装着部
11g リブ
11h 肉抜き部
11m 第1かしめ部(かしめ部)
11n 第2かしめ部(締結側かしめ部)
13a 締結穴(締結孔)
16 クランク端面板(クランク端面板、端面板)
11A 電磁鋼板
22 貫通孔
23 締結孔
24 締結孔
25 締結部材
26 エンドリング(磁石保持プレート)
Claims (5)
- 内燃機関と変速機との間に連結配置され、複数の電磁鋼板の積層体からなり、複数の永久磁石片を有するロータを備え、
前記ロータの回転軸方向における一端が前記内燃機関のクランクシャフトに連結され、他端がドライブプレートを介して前記変速機に連結されたハイブリッド車両用電動機であって、
前記ロータには前記複数の電磁鋼板の積層体部分において周方向に所定間隔をおいた位置で回転軸方向に貫通する複数の貫通孔が設けられ、
前記クランクシャフトの端面には、各前記貫通孔毎に臨んで連通する第1締結孔が設けられ、
前記クランクシャフトと前記ロータとの間には端面板が設けられ、該端面板には、各前記貫通孔および前記第1締結孔毎に臨んで連通する第2締結孔が設けられ、
前記ドライブプレートには、各前記貫通孔毎に臨んで連通する第3締結孔が設けられ、
前記第3締結孔と前記貫通孔と前記第2締結孔と前記第1締結孔とに連通するように締結部材が挿着されて、前記クランクシャフトと前記端面板と前記ロータと前記ドライブプレートとが固定され、
前記複数の永久磁石片は前記締結部材により固定される前記端面板により、前記回転軸に平行な方向への移動が規制されてなることを特徴とするハイブリッド車両用電動機。 - 前記永久磁石片は、前記ドライブプレートとは独立して前記ロータの前記ドライブプレート側に装着される磁石保持プレートに当接して、前記回転軸に平行な方向で前記端面板側から前記ドライブプレート側に向かう移動が規制されることを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド車両用電動機。
- 前記ロータの径方向において前記永久磁石片が装着される磁石装着部と前記貫通孔を具備する締結部とは複数のリブによって接続され、隣り合うリブ間には前記ロータを貫通する肉抜き部が設けられてなることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のハイブリッド車両用電動機。
- 前記ロータの前記磁石装着部と前記肉抜き部との間に積層された前記複数の電磁鋼板をかしめるかしめ部を備えることを特徴とする請求項3に記載のハイブリッド車両用電動機。
- 前記ロータの前記貫通孔の周囲において積層された前記電磁鋼板をかしめる締結側かしめ部を備えることを特徴とする請求項1から請求項4の何れか1つに記載のハイブリッド車両用電動機。
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