JP5359737B2 - ハイブリッド車両用駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両用駆動装置に関する。

特許文献１には、エンジンの出力軸にモータ、変速機を順次配列したハイブリッド車両用駆動装置が開示されている。モータジェネレータのシャフトは、ベアリングを介してモータジェネレータの外殻を構成するケースに支持されている。

特開２００６−１３７４０６号公報

しかしながら、上記従来技術にあっては、エンジン側と変速機側の組み付け時において、部品の寸法ばらつき等に伴う組み付け誤差により、モータジェネレータのシャフトの軸線とダンパ等の入力部材の軸線とが互いに傾斜した状態で組み付けられた場合、嵌合部分が片当たりした状態で使用されることで、嵌合部分が偏摩耗するという問題があった。
本発明の目的は、モータのシャフトと入力部材との嵌合部分の偏摩耗を低減できるハイブリッド車両用駆動装置を提供することにある。

本発明では、入力部材と嵌合する第１のシャフトと、第１のシャフトと同軸上に配置した第２のシャフトとを連結手段により連結し、支持部材を介して第１のシャフトをケースに支持する構成とし、第１のシャフトの軸線と第２のシャフトの軸線との許容傾斜角度を入力部材の軸線と第１のシャフトの軸線との許容傾斜角度よりも大きく設定し、支持部材は、組み付け前に入力部材の軸線と第１のシャフトの軸線とが互いに傾斜している場合、組み付け時に変形し、組み付け後の入力部材の軸線と第１のシャフトの軸線との傾斜角度を、第１のシャフトの軸線と第２のシャフトの軸線との傾斜角度よりも小さくする。

よって、本発明にあっては、第１のシャフトの軸線と入力部材の軸線とが互いに傾斜した状態で組み付けられるとき、支持部材が変形し、第１のシャフトがその軸線方向を入力部材の軸線方向と一致させる方向に傾斜するため、組み付け誤差を吸収し、組み付け後の入力部材の軸線に対する第１のシャフトの軸線の傾きを小さくできる。この結果、第１のシャフトと入力部材との嵌合部分の片当たりを抑制でき、嵌合部分の偏摩耗を低減できる。

実施例１のハイブリッド車両用駆動装置のモータケース断面図である。 実施例１のハイブリッド車両用駆動装置において、部品の寸法ばらつきに伴う組み付け誤差によって、第１のシャフト6の軸線とダンパ5の軸線とが互いに傾斜した状態でケース1とクランクケース2とを組み付けたときのモータケース断面図である。 実施例２のハイブリッド車両用駆動装置のモータケース断面図である。 実施例２のハイブリッド車両用駆動装置において、部品の寸法ばらつきに伴う組み付け誤差によって、第２のシャフト6の軸線とトランスミッションの入力軸12の軸線とが互いに傾斜した状態でケース1とトランスミッションケース3とを組み付けたときのモータケース断面図である。 実施例３のハイブリッド車両用駆動装置において、部品の寸法ばらつきに伴う組み付け誤差によって、第１のシャフト6の軸線とダンパ5の軸線とが互いに傾斜した状態でケース1とクランクケース2とを組み付けたときのモータケース断面図である。

以下、本発明のハイブリッド車両用駆動装置を実施するための形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は、実施例１のハイブリッド車両用駆動装置のモータケース断面図である。実施例１のハイブリッド車両用駆動装置は、エンジンとモータジェネレータとを駆動源として後輪を駆動するハイブリッド車両に適用し、車両の前後方向に配置する。実施例１のハイブリッド車両用駆動装置は、エンジン（不図示）の出力軸にモータ4、自動変速機（不図示）を順次配列したものである。
モータケース（以下、ケース）1は、エンジンのクランクケース2と自動変速機のトランスミッションケース3との間に介在し、モータジェネレータ（以下、モータ）4の外殻を構成する。ケース1は車両前後方向両端を開口した筒状に形成し、モータ4に加え重量物であるダンパ（入力部材）5を内装する。
ダンパ5はエンジン振動を吸収しつつエンジン出力をモータ4へ伝えるもので、エンジンのクランクシャフト（エンジンの出力軸）2aとモータ4の第１のシャフト6との間に介装する。ダンパ5と第１のシャフト6のエンジン側端部6aは、嵌合部7においてスプライン嵌合する。
モータ4はロータ4aとステータ4bを備える。ロータ4aは第２のシャフト8に支持し、ステータ4bはハウジング9を介してケース1に支持する。ハウジング9は一枚の板材を用いて車両前後方向両端を開口した筒状に形成する。ハウジング9のトランスミッション側の開口縁には、ベアリング支持部9aを形成する。

第１のシャフト6のトランスミッション側端部6bの外周位置にはボールベアリング（第２のベアリング）10を配置する。ボールベアリング10は、カバー（支持部材）11を介してケース1に支持する。カバー11は、一枚の板材であり、ケース1に対して低剛性とする。第２のシャフト8は、第１のシャフト6と同軸上に配置する。
第２のシャフト8のトランスミッション側端部8bは、トランスミッションの入力軸12とスプライン結合する。第２のシャフト8のトランスミッション側端部8bの外周位置には、ボールベアリング（第３のベアリング）13を配置する。ボールベアリング13は、ハウジング9のベアリング支持部9aに支持する。第１のシャフト6のトランスミッション側端部6bには、凹部6cを形成する。また、第２のシャフト8のエンジン側端部8aには、凸部8cを形成する。凸部8cの外径は凹部6cの内径よりも小さく形成し、両者の間にはシェル型のニードルベアリング（第１のベアリング）14を介装する。ニードルベアリング14は、ボールベアリング10と軸方向略同一位置に配置する。
第１のシャフト6と第２のシャフト8との間には、摩擦クラッチ（連結手段）15を介装する。摩擦クラッチ15は、乾式の多板クラッチである。この摩擦クラッチ15は、エンジン始動のためにモータ4を駆動するクランキング時、およびエンジン走行時に締結し、完全締結により両シャフト6,8を相対回転不能に連結する。

次に、作用を説明する。
図２は、実施例１のハイブリッド車両用駆動装置において、部品の寸法ばらつきに伴う組み付け誤差によって、第１のシャフト6の軸線とダンパ5の軸線とが互いに傾斜した状態でケース1とクランクケース2とを組み付けたときのモータケース断面図である。
実施例１のハイブリッド車両用駆動装置では、ケース1よりも剛性強度の低い、すなわち、第１のシャフト6に対する支持剛性の低いカバー11を介して第１のシャフト6をケース1に支持しているため、組み付け前に第１のシャフト6の軸線とダンパ5の軸線とが互いに傾斜している場合であっても、ケース1をクランクケース2に取り付けたとき、カバー11が変形し、第１のシャフト6がその軸線方向をダンパ5の軸線方向と一致させる方向に傾斜するため、組み付け後のダンパ5の軸線に対する第１のシャフト6の傾きを小さくできる。

従来のハイブリッド車両用駆動装置では、モータジェネレータのシャフトは、ベアリングを介してモータケースに直接支持されている。ここで、モータケースは、モータジェネレータの外殻を構成するものであり、剛性強度が高いため、シャフトをダンパの軸線方向に向かって回転させるような変形は望めない。このため、シャフトとダンパの嵌合部分が片当たりした状態で使用されることで、嵌合部分に偏摩耗が生じる。嵌合部分の偏摩耗を抑えるためには、ダンパの大型化や嵌合部分を大きくする必要がある。
これに対し、実施例１のハイブリッド車両用駆動装置では、第１のシャフト6をケース1で直接支持せず、ケース1よりも支持剛性の低いカバー11を介してケース1に支持しているため、カバー11を変形させて第１のシャフト6をダンパ5に追従して傾斜させ、嵌合部7の片当たりを抑制できる。このため、ダンパ5の大型化や嵌合部7を大きくする等の対策が不要である。また、カバー11が変形することでボールベアリング10への偏心荷重が抑えられるため、従来のハイブリッド車両用駆動装置よりもボールベアリング10を低容量化できる。

実施例１では、第１のシャフト6と第２のシャフト8との間にニードルベアリング14を介装している。このため、カバー11の変形による第１のシャフト6の規定方向からの傾斜が、ニードルベアリング14の許容傾きの範囲内（ガタにより許容できる範囲内）であれば、第２のシャフト8が規定の軸線から傾斜するのを防止できる。ここで、ニードルベアリングは、ボールベアリング等、他のベアリングと比較して断面高さ（径方向高さ）が低く、さらにシェル型のニードルベアリングは、ニードルベアリングの中で最も断面高さが低い。このため、ケース1の径方向寸法を小さくでき、装置をコンパクト化できる。
なお、第１のシャフト6の規定方向からの傾斜がニードルベアリング14の許容傾きの範囲を超えた場合には、第２のシャフト8が規定方向から傾く。このとき、モータ4のロータ4a−ステータ4b間の隙間が規定値に対して変化するため、想定したモータ特性が得られなくなるおそれがある。そこで、実施例１では、モータ4の性能低下を防止するために、ロータ4a−ステータ4b間の必要隙間から第１のシャフト6と第２のシャフト8との許容傾きを算出し、これが成立するように両シャフト6,8の寸法を設計している。
また、実施例１では、ニードルベアリング14を、ボールベアリング10と軸方向略同一位置に配置しているため、他の位置に配置した場合と比較して、第２のシャフト8の規定方向からの傾斜を最小限に抑えることができる。第１のシャフト6が傾斜するとき、その回転中心はボールベアリング10の位置であるため、ボールベアリング10と軸方向略同一位置にニードルベアリング14を配置することで、第１のシャフト6の回転に伴うニードルベアリング14の軸直方向の位置変動が最小となるからである。

ここで、嵌合部7のガタを大きくしダンパ5と第１のシャフト6との許容傾きを大きく取ることで、ダンパ5と第１のシャフト6の組み付け誤差を吸収する方法が考えられる。ところが、嵌合部7はエンジンから駆動輪に至る駆動力伝達経路において、エンジンに近い位置にあるため、ガタを大きくするのは好ましくない。クランクシャフト2aからのエンジン出力に常時含まれる振動成分は、ダンパ5を通過することで低減されるものの、駆動力伝達系路上でエンジンに近いほど振動の影響を受ける。したがって、嵌合部7のガタを大きくすると、嵌合部7のスプライン溝の振動によってスプライン溝とスプライン歯とが接触し、異音の発生や耐久性低下を招くからである。
これに対し、実施例１では、嵌合部7よりも駆動力伝達経路下流側に位置するモータ4の位置で組み付け誤差を吸収し、ダンパ5の軸線と第１のシャフト6の軸線との傾斜を抑制しているため、ボールベアリング10,13およびニードルベアリング14のガタを大きくしたとしても、エンジン振動の影響は小さく、異音の発生や耐久性の低下等は生じにくい。

次に、効果を説明する。
実施例１のハイブリッド車両用駆動装置にあっては、以下に列挙する効果を奏する。
(1) エンジンの出力軸にモータ4、自動変速機を順次配列したハイブリッド車両用駆動装置において、クランクシャフト2aの動力が伝達されるダンパ5と嵌合する第１のシャフト6と、第１のシャフト6と同軸上に配置した第２のシャフト8と、第１のシャフト6をモータ4の外殻を構成するケース1に支持するカバー11と、第１のシャフト6と第２のシャフト8とを連結する連結手段（摩擦クラッチ15）と、を備えた。これにより、組み付け誤差を吸収して第１のシャフト6の軸線とダンパ5の軸線との傾斜を小さくできる。この結果、第１のシャフト6とダンパ5との嵌合部7の片当たりを抑制でき、嵌合部7の偏摩耗を低減できる。

(2) 第２のシャフト8を第１のシャフト6に対し回転可能に支持するニードルベアリング14を設け、連結手段を、第１のシャフト6と第２のシャフト8とを断接可能な摩擦クラッチ15とした。これにより、エンジンの切り離しが可能となるため、エンジンを停止しモータ4を駆動して走行する、いわゆる電気自動車走行モードにおいて、エンジンの連れ周りを防止できる。

(3) 第１のシャフト6をカバー11に対し回転可能に支持するボールベアリング10を設け、第１のシャフト6のトランスミッション側端部6bに凹部6cを形成し、第２のシャフト8のエンジン側端部8aに凸部8cを形成し、ニードルベアリング14を、ボールベアリング10と軸方向略同一位置であって、凹部6c内周と凸部8c外周との間に設けた。これにより、カバー11の変形に伴い第１のシャフト6が規定方向から傾斜したとき、第２のシャフト8の規定方向からの傾斜を最小限に抑えることができる。

実施例２は、トランスミッション側の重量物に対応した例である。
図３は、実施例２のハイブリッド車両用駆動装置のモータケース断面図であり、実施例２では、トランスミッションの入力軸12に重量物が固定されているものとする。以下、説明の簡単のため、入力軸12を重量物と見なして説明する。
図３に示すように、実施例２では、第１のシャフト6のトランスミッション側端部6bに凸部6dを形成し、第２のシャフト8のエンジン側端部8aに凹部8dを形成した点で実施例１と異なる。ニードルベアリング14は、第１のシャフト6の凸部6d外周と、第２のシャフト8の凹部8d内周との間に介装し、ニードルベアリング14は、ボールベアリング13と軸方向略同一位置に配置する。また、実施例２では、ハウジング9の剛性強度をケース1よりも低く設定している。
実施例２では、第２のシャフト8、第１のシャフト6、ボールベアリング13、ボールベアリング10およびハウジング9により、本発明における第１のシャフト、第２のシャフト、第２のベアリング、第３のベアリングおよび支持部材を構成する。
なお、他の構成は実施例１と同様であるため、説明を省略する。

次に、作用を説明する。
図４は、実施例２のハイブリッド車両用駆動装置において、部品の寸法ばらつきに伴う組み付け誤差によって、第２のシャフト6の軸線とトランスミッションの入力軸12の軸線とが互いに傾斜した状態でケース1とトランスミッションケース3とを組み付けたときのモータケース断面図である。
実施例２のハイブリッド車両用駆動装置では、ケース1よりも剛性強度の低い、すなわち、第２のシャフト8に対する支持剛性の低いハウジング9を介して第２のシャフト8をケース1に支持しているため、組み付け前に第２のシャフト8の軸線と入力軸12の軸線とが互いに傾斜している場合であっても、ケース1をトランスミッションケース3に取り付けたとき、ハウジング9が変形し、第２のシャフト8がその軸線方向を入力軸12の軸線方向と一致させる方向に傾斜するため、組み付け後の入力軸12に対する第２のシャフト8の傾きを小さくできる。このため、第２のシャフト8と入力軸12との嵌合部16の片当たりを抑制でき、嵌合部16の偏摩耗を低減できる。
なお、他の作用は実施例１と同様であるため、説明を省略する。
以上のように、実施例２のハイブリッド車両用駆動装置では、実施例１の効果(1)〜(3)と同様の効果を奏する。

実施例３は、第１のシャフトの外周位置に複列ベアリングを配置した例である。
図５は、実施例３のハイブリッド車両用駆動装置において、部品の寸法ばらつきに伴う組み付け誤差によって、第１のシャフト6の軸線とダンパ5の軸線とが互いに傾斜した状態でケース1とクランクケース2とを組み付けたときのモータケース断面図である。
図５に示すように、実施例３では、第１のシャフト6のトランスミッション側端部6bの外周位置にシャフト軸方向に２つ並ぶ複列ボールベアリング17を配置した点で実施例１と異なる。ここで、複列ベアリングに代えて、２つの単列ベアリングを用いてもよい。
なお、他の構成は実施例１と同様であるため、説明を省略する。
次に、作用を説明すると、実施例３では、第１のシャフト6を、複列ボールベアリング17を介してカバー11に支持したため、第１のシャフト6は、２箇所でカバー11に支持されることとなる。このため、単列ベアリングとした場合と比較して、第１のシャフト6の傾きがより抑えられる。

次に、効果を説明する。
実施例３のハイブリッド車両用駆動装置にあっては、実施例１の効果(1)〜(3)に加え、以下の効果を奏する。
(5) 第１のシャフト6を、複列ボールベアリング17を介してカバー11に支持したため、第１のシャフト6の傾きをより抑えることができる。

（他の実施例）
以上、本発明を実施するための形態を、実施例に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、実施例では、第１のシャフト6と第２のシャフト8とを連結する連結手段として摩擦クラッチ15を設けた例を示したが、エンジンを常に連れ回す構成のハイブリッド車両では、実施例の構成に対し、ニードルベアリング14と摩擦クラッチ15を省略し、連結手段としてスプライン歯とスプライン軸とによるスプライン結合を用いてもよい。スプライン嵌合部は、ニードルベアリングよりもガタを大きく設計できるため、実施例と比較して第２のシャフト8の規定方向からの傾斜を小さくでき、ロータ4a−ステータ4b間の必要隙間を確保できる。

1 モータケース（ケース）
2 クランクケース
3 トランスミッションケース
4 モータジェネレータ（モータ）
5 ダンパ（入力部材）
6 第１のシャフト
7 嵌合部
8 第２のシャフト
9 ハウジング
10 ボールベアリング（第２のベアリング）
11 カバー（支持部材）
12 入力軸
13 ボールベアリング（第３のベアリング）
14 ニードルベアリング（第１のベアリング）
15 摩擦クラッチ（連結手段）
16 嵌合部
17 複列ボールベアリング（第２のベアリング）

Claims (4)

1. エンジンの出力軸にモータ、変速機を順次配列したハイブリッド車両用駆動装置において、
   前記エンジン出力軸の動力が伝達される入力部材と嵌合する第１のシャフトと、
   前記第１のシャフトと同軸上に配置した第２のシャフトと、
   前記第１のシャフトを前記モータの外殻を構成するケースに支持する支持部材と、
   前記第１のシャフトと前記第２のシャフトとを連結する連結手段と、
   を備え、
   前記第１のシャフトの軸線と前記第２のシャフトの軸線との許容傾斜角度を前記入力部材の軸線と前記第１のシャフトの軸線との許容傾斜角度よりも大きく設定し、
   前記支持部材は、組み付け前に前記入力部材の軸線と前記第１のシャフトの軸線とが互いに傾斜している場合、組み付け時に変形し、組み付け後の前記入力部材の軸線と前記第１のシャフトの軸線との傾斜角度を、前記第１のシャフトの軸線と前記第２のシャフトの軸線との傾斜角度よりも小さくすることを特徴とするハイブリッド車両用駆動装置。
2. 請求項１に記載のハイブリッド車両用駆動装置において、
   前記第２のシャフトを前記第１のシャフトに対し回転可能に支持する第１のベアリングを設け、
   前記連結手段を、前記第１のシャフトと前記第２のシャフトとを断接可能なクラッチとしたことを特徴とするハイブリッド車両用駆動装置。
3. 請求項２に記載のハイブリッド車両用駆動装置において、
   前記第１のシャフトを前記支持部材に対し回転可能に支持する第２のベアリングを設け、
   前記第１のシャフトの第２のシャフト側端面に凹部を形成し、
   前記第２のシャフトの第１のシャフト側端面に凸部を形成し、
   前記第１のベアリングを、前記凹部内周と前記凸部外周との間であって、前記第２のベアリングと軸方向に重なる位置に配置したことを特徴とするハイブリッド車両用駆動装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のハイブリッド車両用駆動装置において、
   前記第２のベアリングを、複列ベアリングまたはシャフト軸方向に並ぶ複数の単列ベアリングとしたことを特徴とするハイブリッド車両用駆動装置。

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