JP5430517B2 - 車両の駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の駆動装置に関し、特に、ハイブリッド車両の駆動装置に関する。

従来、原動機として内燃機関と電動機とを備え、これらの駆動トルクを走行状況に応じて適宜切り換え、ドライブトレインに供給するようにしたハイブリッド車両が知られている。このような複数の原動機からの動力を分配する動力分配機構として、遊星歯車列を用いたハイブリッド駆動装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。図４は、特許文献１に記載のハイブリッド駆動装置の要部縦断面図であり、このハイブリッド駆動装置１００においては、モータジェネレータ１０２のロータ軸１０３が、軸方向に離間して配置される一対の軸受１０４，１０４によってハウジング１０５に回転自在に支持されている。ロータ軸１０３の径方向内側には、動力分配機構としての遊星歯車列１０６が配設されている。遊星歯車列１０６は、取付ボルト１０７によりハブ１０８を介してロータ軸１０３に固定されるリングギヤ１０９と、回転軸１１０に連結されるサンギヤ１１１と、サンギヤ１１１及びリングギヤ１０９と噛合しキャリア１１２により自転可能、かつ、公転可能に支持されるピニオンギヤ１１３とから構成されている。

特許第４２４７７４８号公報

ところで、遊星歯車機構においては、サンギヤとキャリアとリングギヤとの間に芯ズレが生じることで、所定の位相を通過するピニオンギヤの負荷が大きくなる。このため、遊星歯車機構に自動調芯機能を持たせて、各ピニオンギヤに作用する負荷が分担されるように設定することが一般的に行われている。

特許文献１に記載のハイブリッド駆動装置１００は、組付け性の向上を目的とし、ロータ軸１０３が軸方向に離間して配置される一対の軸受１０４，１０４によってハウジング１０５に２点支持されており、リングギヤ１０９は、取付ボルト１０７によってロータ軸１０３に固定されていることを開示するのみであり、遊星歯車列１０６を設計する際に必要な自動調芯機能に関する設定について記載されていない。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電動機の性能を維持しつつ、遊星歯車機構に自動調芯機能を持たせて、遊星歯車機構の耐久性を向上することができ、コンパクト且つ安価な車両の駆動装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、
ロータコア（例えば、後述の実施形態におけるロータコア１８）、及び外周面（例えば、後述の実施形態における外周面１７ａ）に該ロータコアが支持される支持部材（例えば、後述の実施形態における支持部材１７）を有するロータ（例えば、後述の実施形態におけるロータ１３）と、前記ロータコアと径方向隙間（例えば、後述の実施形態における径方向隙間Ｃ）を介して対向配置されるステータ（例えば、後述の実施形態におけるステータ１２）と、を有する電動機（例えば、後述の実施形態における電動機１１）と、
第１回転軸（例えば、後述の実施形態における第１回転軸２７）と一体回転可能なサンギヤ（例えば、後述の実施形態におけるサンギヤ４２）、前記支持部材の内周面に設けられ、前記ロータと一体回転可能なリングギヤ（例えば、後述の実施形態におけるリングギヤ４１）、前記サンギヤ及び前記リングギヤと噛合するピニオンギヤ（例えば、後述の実施形態におけるピニオンギヤ４３）、及び、前記第１回転軸に対し相対回転可能である第２回転軸（例えば、後述の実施形態における第２回転軸２８）と一体回転可能で、前記ピニオンギヤを自転可能、かつ、公転可能に支持するキャリア（例えば、後述の実施形態におけるキャリア４４）、を有し、前記ロータの内周側に配置される遊星歯車機構（例えば、後述の実施形態における遊星歯車機構４０）と、を備える車両の駆動装置（例えば、後述の実施形態における駆動装置１０）であって、
前記支持部材は、第１軸受部（例えば、後述の実施形態における第１軸受部３１）によって前記第１回転軸又は第２回転軸に回転自在に支持されるとともに、前記第１軸受部を中心として前記径方向隙間の範囲内で傾倒可能であることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１の構成に加えて、
前記リングギヤは、前記支持部材と別体で形成されることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１の構成に加えて、
前記リングギヤは、前記支持部材と一体に形成されることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれかの構成に加えて、
前記第１軸受部及び前記遊星歯車機構は、前記ロータの軸方向中心（例えば、後述の実施形態における軸方向中心ＣＬ）に対して互いに反対側に配置されることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項４の構成に加えて、
前記第１回転軸と前記第２回転軸とを相対回転可能に支持する第２軸受部（例えば、後述の実施形態における第２軸受部４６）は、軸方向において前記第１軸受部と前記遊星歯車機構との間に配置されることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項４又は請求項５の構成に加えて、
前記ロータの内周側、且つ前記第１軸受部に対して前記遊星歯車機構と軸方向反対側に、前記ロータの回転を検出可能な回転数検出手段（例えば、後述の実施形態におけるレゾルバ５５）を更に備えることを特徴とする。

請求項７に係る発明は、請求項４から請求項６のいずれかの構成に加えて、
前記支持部材は、前記第１軸受部によって、前記第１回転軸の径方向外側に配置された前記第２回転軸に回転自在に支持され、
前記第２回転軸には、前記第１軸受部と前記遊星歯車機構との間で、前記遊星歯車機構に潤滑油を供給する給油穴（例えば、後述の実施形態における径方向穴２８ａ）が形成され、
前記潤滑油は、前記第１回転軸に形成された他の給油穴（例えば、後述の実施形態における軸方向穴２７ａ、径方向穴２７ｂ）から前記給油穴を介して前記遊星歯車機構に供給されることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、各ピニオンギヤに作用する負荷ができるだけ均等になるように第１軸受部を中心として支持部材をロータとステータの径方向隙間の範囲内で傾倒させることで、遊星歯車機構の自動調芯機能を作用させることができ、遊星歯車機構の耐久性を向上させると共に、電動機の性能に影響を及ぼさずに、安価且つコンパクトな駆動装置とすることができる。

請求項２の発明によれば、リングギヤと支持部材とをクリアランスのある結合、例えば、スプライン嵌合によって結合すれば、第１軸受部を中心とする支持部材の傾倒による自動調芯機能に加えて、更に、支持部材とリングギヤ間のクリアランスによる自動調芯機能を付加することができ、これにより、電動機の性能に影響を及ぼさずに、各ギヤに作用する負荷をより均等にして遊星歯車機構の耐久性を向上させることができる。また、遊星歯車機構の自動調芯機能が、支持部材の傾倒と、リングギヤと支持部材間のクリアランスとの両方によって分担されるので、支持部材の傾倒によるロータとステータ間の径方向隙間の変化が抑えられて、電動機の性能を向上することができる。更に、ロータコアの圧入による支持部材の変形が、リングギヤに及ぼす影響を防止することができ、リングギヤの歯型精度が高精度に維持される。また、動力伝達機構のギヤレシオ変更に際して、リングギヤの交換により容易に対応することができ、リングギヤが支持部材と一体に形成される場合と比較して、低コストで対応することができる。

請求項３の発明によれば、リングギヤを、支持部材と一体に形成して、部品点数を削減することができ、駆動装置の製造コストを抑制することができる。

請求項４の発明によれば、第１軸受部と遊星歯車機構とを、ロータの軸方向中心に対して互いに反対側に配置することで、第１軸受部と遊星歯車機構との軸方向距離を大きくすることができる。このため、第１軸受部を中心とする支持部材の僅かな傾倒が、遊星歯車機構において大きな径方向移動とすることができ、遊星歯車機構の自動調芯機能を増大することができる。

請求項５の発明によれば、第２軸受部を、軸方向において第１軸受部と遊星歯車機構との間に配置することで、２つの軸受部が集中配置されるので、遊星歯車機構の軸方向サイズを短縮してコンパクト化が図れると共に、第１軸受部と遊星歯車機構との軸方向距離を大きくとることで自動調芯機能を増大することができる。

請求項６の発明によれば、ロータの内周側、且つ第１軸受部に対して遊星歯車機構と軸方向反対側に、回転数検出手段を配置して、回転数検出手段を有する駆動装置のコンパクト化が図られる。

請求項７の発明によれば、第１軸受部と遊星歯車機構との間に給油穴を設けることにより、駆動装置をコンパクトに維持しながら、遊星歯車機構に潤滑油を供給することができる。

本発明に係る車両の駆動装置の断面図である。 図１における要部拡大図である。 変形例の動力伝達機構の要部拡大図である。 従来のハイブリッド駆動装置の断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は車両の駆動装置の断面図であり、図２は要部拡大図である。図１及び図２に示すように、本実施形態の車両の駆動装置１０は、電動機１１と、遊星歯車機構４０とを備え、互いに同芯の第１回転軸２７と第２回転軸２８の周囲に配置される。電動機１１は、僅かな径方向隙間Ｃを介して対向配置されるステータ１２とロータ１３とを備える。ステータ１２は、円環状のステータコア１４の不図示のスロットに複数のコイル１５が巻回されて構成されており、ステータコア１４は、ハウジング５０にボルト１６によって固定されている。ロータ１３は、支持部材１７と、この支持部材１７の外周面１７ａに固定されるロータコア１８と、このロータコア１８に埋設された複数の不図示の永久磁石と、を有する。

支持部材１７は、ロータ１３の軸方向中心ＣＬに対して軸方向一方側（図１中左側）寄りに略円環状に形成されるハブ部２０と、ハブ部２０の外周端から左右に延設され、支持部材１７の外周面１７ａを構成するリング状のロータコア保持部２１とを備える。このため、ロータコア１８は、軸方向一方側に配置されたリング２２とともにロータコア保持部２１に圧入・固定されることで、保持部２１の外向きフランジ部２１ｂとリング２２との間に位置決めされる。支持部材１７は、ハブ部２０の内周面に第１軸受部３１を内嵌させることによって、第１軸受部３１を介して第２回転軸２８に対して回転自在に支持されている。また、第１軸受部３１は、単一の軸受又は２つの軸受の組み合わせによって、支持部材１７が第１軸受部３１を中心としてロータ１３とステータ１２の径方向隙間Ｃの範囲内で傾倒可能となるように構成されている。

ロータコア保持部２１の内径側で、ハブ部２０の軸方向他方側（図１中右側）に形成される空間ＳＰには、遊星歯車機構４０が収容されている。遊星歯車機構４０は、支持部材１７の内周面に設けられ、ロータ１３と一体回転可能なリングギヤ４１と、第１回転軸２７に連結されて一体回転可能なサンギヤ４２と、リングギヤ４１及びサンギヤ４２と噛合するピニオンギヤ４３と、第２回転軸２８と一体回転可能で、ピニオンギヤ４３を自転可能、かつ、公転可能に支持するキャリア４４とを備える。このように構成された遊星歯車機構４０は、ロータ１３の軸方向中心ＣＬに対して第１軸受部３１と反対側に配置されている。

リングギヤ４１は、外周面に形成される雄スプライン４１ａが、ロータコア保持部２１の内周面に形成される雌スプライン２１ａとスプライン嵌合して、支持部材１７に連結している。これにより、リングギヤ４１は、支持部材１７とリングギヤ４１との間に若干のクリアランスを有する状態で支持部材１７に結合されて一体回転する。

ピニオンギヤ４３は、第２回転軸２８Ｌ、２８Ｒと一体に形成されるキャリア４４で両端が支持される支持軸４５の周囲に設けられ、リングギヤ４１及びサンギヤ４２と噛合して自転、且つ公転可能に支持されている。

第２回転軸２８は、第１回転軸２７に外嵌する第２軸受部４６及び第３軸受部４７と、ハウジング５０に内嵌する第４軸受部４８及び第５軸受部４９によって、第１回転軸２７と相対回転自在に第１回転軸２７の径方向外側に支持されている。第２軸受部４６は、軸方向において、第１軸受部３１と遊星歯車機構４０との間に配置される。

第１回転軸２７には、軸芯を通る軸方向穴２７ａ及びこの軸方向穴２７ａと第１回転軸２７の外周面とを連通する径方向穴２７ｂが設けられ、また、第１回転軸２７の径方向外側に配置された中空の第２回転軸２８には、径方向に貫通する径方向穴２８ａ，２８ｂが設けられている。これにより、第１回転軸２７の他の給油穴としての、軸方向穴２７ａ、径方向穴２７ｂを通過した潤滑油は、遊星歯車機構４０を潤滑するとともに、第２回転軸２８の径方向穴２８ｂを通って、第１軸受部３１を潤滑する。また、第１回転軸２７の外周面と第２回転軸２８の内周面との間を通過する潤滑油が第２軸受部４６を潤滑するとともに、第２回転軸２８の第１軸受部３１と遊星歯車機構４０との間に設けられた径方向穴２８ａから吐出して、遊星歯車機構４０の各部を潤滑する。具体的には、径方向穴２８ａから吐出した潤滑油は、キャリア４４に取り付けられた油指向板３２に当って、支持軸４５の内部に形成された油穴４５ａに供給されて、遊星歯車機構４０の各部を潤滑する。

また、ロータ１３（ロータコア保持部２１）の内周側、且つ第１軸受部３１に対して遊星歯車機構４０と軸方向反対側（図中、支持部材１７の左側）には、ロータ１３の回転を検出可能な回転数検出手段としてのレゾルバ５５が配設されている。レゾルバ５５は、支持部材１７のハブ部２０から軸方向一方側（図中左側）に延設される基部２０ａの外周面に固定されるレゾルバロータ５６と、このレゾルバロータ５６の周囲を囲むようにハウジング５０に固定されるレゾルバステータ５７とで構成される。

このように構成された駆動装置１０では、例えば、第１回転軸２７が不図示の内燃機関の出力軸に接続されると共に、リングギヤ４１が電動機１１に連結されて、内燃機関と電動機１１の動力が合成されて、第２回転軸２８から出力されるハイブリッド車両の駆動装置１０として適用される。即ち、内燃機関によって第１回転軸２７が回転駆動されると、第１回転軸２７に固定されているサンギヤ４２が回転する。また、電動機１１のロータ１３が回転すると、支持部材１７を介してリングギヤ４１が回転する。これにより、内燃機関と電動機１１の動力が、遊星歯車機構４０に入力し、リングギヤ４１とサンギヤ４２とに噛合するピニオンギヤ４３が、自転しつつ公転して、この公転回転が、キャリア４４を介して第２回転軸２８から出力される。

ここで、サンギヤ４２とリングギヤ４１との間に芯ズレが生じると、所定の位相を通過するピニオンギヤ４３の負荷が大きくなり、各ピニオンギヤ４３の負荷率にばらつきが生じる。このため、支持部材１７が第１軸受部３１を中心としてロータ１３とステータ１２の径方向隙間Ｃの範囲内で傾倒することにより、また、スプライン嵌合する支持部材１７の雌スプライン２１ａとリングギヤ４１の雄スプライン４１ａ間のクリアランスの範囲内で支持部材１７とリングギヤ４１が径方向に相対移動することにより、遊星歯車機構４０に自動調芯機能が働き、各ピニオンギヤ４３に作用する負荷ができるだけ均等に分担され、滑らかな回転により動力が伝達される。

以上説明したように、本実施形態に係る車両の駆動装置１０によれば、電動機１１のロータ１３は、ロータコア１８が取り付けられる支持部材１７を有し、サンギヤ４２、ロータ１３と一体回転可能なリングギヤ４１、ピニオンギヤ４３、及びキャリア４４を有する遊星歯車機構４０は、ロータ１３の内周側に配置される。そして、支持部材１７は、第１軸受部３１によって第２回転軸２８に回転自在に支持されるとともに、第１軸受部３１を中心として径方向隙間Ｃの範囲内で傾倒可能である。これにより、遊星歯車機構４０の各ピニオンギヤ４３に作用する負荷をできるだけ均等にして、特別な自動調芯装置を配設することなく、遊星歯車機構４０の自動調芯を行うことができ、遊星歯車機構４０の耐久性を向上させると共に、電動機の性能に影響を及ぼさずに、安価且つコンパクトな駆動装置１０とすることができる。

また、本実施形態に係る車両の駆動装置１０によれば、リングギヤ４１は、支持部材１７と別体で形成されるので、リングギヤ４１と支持部材１７とをクリアランスのあるスプライン嵌合によって結合することで、第１軸受部３１を中心とする支持部材１７の傾倒による自動調芯機能に加えて、更に、支持部材１７とリングギヤ４１間のクリアランスによる自動調芯機能を付加することができ、電動機１１の性能に影響を及ぼさずに、各ギヤ４１、４２、４３に作用する負荷をより均等にして耐久性を向上させることができる。また、遊星歯車機構４０の自動調芯機能が、支持部材１７の傾倒と、リングギヤ４１と支持部材１７間のクリアランスとの両方によって分担されるので、支持部材１７の傾倒によるロータ１３とステータ１２間の径方向隙間Ｃの変化が抑えられて、電動機１１の性能を向上することができる。更に、ロータコア１８の圧入による支持部材１７の変形が、リングギヤ４１に及ぼす影響を防止することができ、リングギヤ４１の歯型精度が高精度に維持される。また、遊星歯車機構４０のギヤレシオ変更は、リングギヤ４１の交換により容易に対応することができ、リングギヤ４１が支持部材１７と一体に形成される場合と比較して、低コストで対応することができる。

さらに、本実施形態に係る車両の駆動装置１０によれば、第１軸受部３１及び遊星歯車機構４０は、ロータ１３の軸方向中心ＣＬに対して互いに反対側に配置されるので、第１軸受部３１と遊星歯車機構４０との軸方向距離を大きくすることができる。このため、第１軸受部３１を中心とする支持部材１７の僅かな傾倒が、遊星歯車機構４０において大きな径方向移動とすることができ、遊星歯車機構４０の自動調芯機能を増大することができる。

また、本実施形態に係る車両の駆動装置１０によれば、第１回転軸２７と第２回転軸２８とを相対回転可能に支持する第２軸受部４６が、軸方向において第１軸受部３１と遊星歯車機構４０との間に配置されるので、２つの軸受部３１、４６が集中配置されて駆動装置１０の軸方向サイズを短縮してコンパクト化が図られると共に、第１軸受部３１と遊星歯車機構４０との軸方向距離を大きくとることで自動調芯機能を増大することができる。

さらに、本実施形態に係る車両の駆動装置１０によれば、ロータ１３の内周側、且つ第１軸受部３１に対して遊星歯車機構４０と軸方向反対側に、レゾルバ５５を備えるので、レゾルバ５５を有する駆動装置１０のコンパクト化が図られる。

さらに、本実施形態に係る車両の駆動装置によれば、支持部材１７は、第１軸受部３１によって、第１回転軸２７の径方向外側に配置された第２回転軸２８に回転自在に支持され、第２回転軸２８には、第１軸受部３１と遊星歯車機構４０との間で、遊星歯車機構４０に潤滑油を供給する径方向穴２８ａが形成され、潤滑油は、第１回転軸２７に形成された軸方向穴２７ａ及び径方向穴２７ｂから第２回転軸２８の径方向穴２８ａを介して遊星歯車機構４０に供給される。これにより、駆動装置１０をコンパクトにすると共に、遊星歯車機構４０に潤滑油を供給することができる。

（変形例）
なお、本実施形態の変形例として、リングギヤ４１が支持部材１７と一体に形成されてもよい。この場合、図３に示すように、リングギヤ４１の歯型が、支持部材１７のロータコア保持部２１の内周面に形成されている。これにより、部品点数を削減すると共に、駆動装置１０の製造コストを抑制することができる
その他の構成及び効果については、上記実施形態と同様であるので、説明を省略する。

尚、本発明は、前述した実施形態及び変形例に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
本実施形態では、支持部材が第１軸受部によって第２回転軸に支持される構造としたが、本発明は、支持部材が第１軸受部によって第１回転軸に支持される構造であってもよい。
また、本実施形態では、適用車両としてハイブリッド車両について説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、例えば、電気自動車であってもよい。

１０ 駆動装置
１１ 電動機
１２ ステータ
１３ ロータ
１７ 支持部材
１７ａ 外周面
１８ ロータコア
２７ 第１回転軸
２７ａ 軸方向穴（他の給油穴）
２７ｂ 径方向穴（他の給油穴）
２８ 第２回転軸
２８ａ 径方向穴（給油穴）
３１ 第１軸受部
４０ 遊星歯車機構
４１ リングギヤ
４２ サンギヤ
４３ ピニオンギヤ
４４ キャリア
４６ 第２軸受部
５５ レゾルバ（回転数検出手段）
Ｃ 径方向隙間
ＣＬ ロータの軸方向中心

Claims (7)

1. ロータコア、及び外周面に該ロータコアが支持される支持部材を有するロータと、前記ロータコアと径方向隙間を介して対向配置されるステータと、を有する電動機と、
   第１回転軸と一体回転可能なサンギヤ、前記支持部材の内周面に設けられ、前記ロータと一体回転可能なリングギヤ、前記サンギヤ及び前記リングギヤと噛合するピニオンギヤ、及び、前記第１回転軸に対し相対回転可能である第２回転軸と一体回転可能で、前記ピニオンギヤを自転可能、かつ、公転可能に支持するキャリア、を有し、前記ロータの内周側に配置される遊星歯車機構と、
   を備える車両の駆動装置であって、
   前記支持部材は、第１軸受部によって前記第１回転軸又は第２回転軸に回転自在に支持されるとともに、前記第１軸受部を中心として前記径方向隙間の範囲内で傾倒可能であることを特徴とする車両の駆動装置。
2. 前記リングギヤは、前記支持部材と別体で形成されることを特徴とする請求項１に記載の車両の駆動装置。
3. 前記リングギヤは、前記支持部材と一体に形成されることを特徴とする請求項１に記載の車両の駆動装置。
4. 前記第１軸受部及び前記遊星歯車機構は、前記ロータの軸方向中心に対して互いに反対側に配置されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両の駆動装置。
5. 前記第１回転軸と前記第２回転軸とを相対回転可能に支持する第２軸受部は、軸方向において前記第１軸受部と前記遊星歯車機構との間に配置されることを特徴とする請求項４に記載の車両の駆動装置。
6. 前記ロータの内周側、且つ前記第１軸受部に対して前記遊星歯車機構と軸方向反対側に、前記ロータの回転を検出可能な回転数検出手段を更に備えることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の車両の駆動装置。
7. 前記支持部材は、前記第１軸受部によって、前記第１回転軸の径方向外側に配置された前記第２回転軸に回転自在に支持され、
   前記第２回転軸には、前記第１軸受部と前記遊星歯車機構との間で、前記遊星歯車機構に潤滑油を供給する給油穴が形成され、
   前記潤滑油は、前記第１回転軸に形成された他の給油穴から前記給油穴を介して前記遊星歯車機構に供給されることを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の車両の駆動装置。

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