JP6354860B2 - 車両の回転軸の支持構造 - Google Patents

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Description

本発明は、ハイブリッド車両に備えられる電動機のロータ軸と、そのロータ軸にスプライン嵌合される駆動軸との支持構造に係り、特に、ロータ軸と駆動軸とのスプライン嵌合部で発生する歯打ち音を低減する機構に関するものである。
エンジンと電動機とを駆動源とするハイブリッド車両において、電動機のロータ軸が所定の駆動軸にスプライン嵌合によって接続されている構造が実現されている。例えば、特許文献1には、モータ12(電動機)のロータ軸17に、駆動軸18がスプライン嵌合によって接続されている構造が開示されている。また、特許文献1には、エンジンが、そのエンジンの回転軸心とは異なる回転軸心上に配置されているカウンタシャフト20に動力伝達可能に接続されるとともに、モータ12が、ロータ軸17および駆動軸18を介して、そのモータ12の回転軸心とは異なる回転軸心上に配置されているカウンタシャフト20に動力伝達可能の接続されている構成が開示されている。なお、カウンタシャフト20は、ディファレンシャル装置21を介して駆動輪に動力伝達可能に接続されている。
上記のように構成されるハイブリッド車両において、エンジンのトルク変動がカウンタシャフト20を介して駆動軸18に伝達された場合であって、特に、モータ12の駆動トルクが0Nmに近い場合には、ロータ軸17は浮遊状態になっているため、ロータ軸17と駆動軸18との間で互いのスプライン歯の衝突による歯打ち音が発生する。これを解消するため、特許文献1では、ロータ軸17と駆動軸18とのスプライン嵌合部にOリングからなる弾性部材70を設けることで、スプライン歯の衝突力を低減して歯打ち音を低減している。
特開2011−214646号公報
ところで、特許文献1において、ロータ軸17および駆動軸18は、それぞれ軸受(ベアリング)によって回転可能に支持されている。従って、ロータ軸17と駆動軸18とを組み付ける際には、ロータ軸17および駆動軸18の何れか一方が軸受によって支持された状態から他方の回転軸が組み付けられる。そのため、ロータ軸17と駆動軸18との間に弾性部材が設けられると、他方の回転軸を一方の回転軸に挿入するときに弾性部材が抵抗力を生じさせるため、組付の際に必要な荷重(挿入荷重)が増加し、一方の回転軸を支持する軸受に過大な負荷が掛かる可能性があった。従って、組付の際には挿入荷重が制限されるために弾性部材の性能が制限されることとなり、スプライン歯の衝突力を所望する大きさまで低減することができなかった。
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、電動機のロータ軸と駆動軸との支持構造に係り、特に、ロータ軸と駆動軸とのスプライン嵌合部で発生する歯打ち音を効果的に低減できる機構を提供することにある。
上記目的を達成するための、第1発明の要旨とするところは、(a)エンジンの動力が伝達される動力伝達軸に動力伝達可能に接続されている駆動軸と、該駆動軸とスプライン嵌合される電動機のロータ軸とを、含み、前記電動機のロータ軸および前記駆動軸は、何れも1つ以上の軸受で支持されている車両の回転軸の支持構造であって、(b)前記ロータ軸および前記駆動軸の何れか一方は、スプライン嵌合によって互いに動力伝達可能に連結される第1回転軸および第2回転軸から構成され、(c)前記第1回転軸および前記第2回転軸の間に、弾性部材が動力伝達可能に設けられていることを特徴とする。
また、第2発明の要旨とするところは、第1発明の車両の回転軸の支持構造において、前記駆動軸が、前記第1回転軸および前記第2回転軸から構成され、前記第1回転軸が、前記ロータ軸にスプライン嵌合され、前記第2回転軸が、前記動力伝達軸に動力伝達可能に接続されていることを特徴とする。
また、第3発明の要旨とするところは、第1発明の車両の回転軸の支持構造において、前記ロータ軸が、前記第1回転軸および前記第2回転軸から構成され、前記第2回転軸が、前記駆動軸にスプライン嵌合されていることを特徴とする。
また、第4発明の要旨とするところは、第1発明から第3発明の何れか1の車両の回転軸の支持構造において、前記第1回転軸および前記第2回転軸は、これら回転軸がスプライン嵌合される部位の他に、組み付けられた際に径方向から見て前記第1回転軸と前記第2回転軸とが重なる部位が形成されており、前記弾性部材は、前記重なる部位であって、径方向において前記第1回転軸と前記第2回転軸との間に形成される間隙に設けられていることを特徴とする。
また、第5発明の要旨とするところは、第1発明から第3発明の何れか1の車両の回転軸の支持構造において、前記弾性部材は、長手状の部材であって、軸穴が形成された前記第1回転軸および軸穴が形成された前記第2回転軸の内部に配置され、前記長手状の部材の一端が前記第1回転軸に接続され、その長手状の部材の他端が前記第2回転軸に接続されていることを特徴とする。
また、第6発明の要旨とするところは、第5発明の車両の回転軸の支持構造において、前記駆動軸と前記動力伝達軸とは斜歯歯車を介して動力伝達可能に接続され、前記第1回転軸と前記第1回転軸の軸方向で隣合う部材との間、前記第2回転軸と前記第2回転軸の軸方向で隣合う部材との間、および前記第1回転軸または前記第2回転軸と一体的に移動する部材と該部材に対して軸方向で隣合う部材との間、の少なくとも1箇所には、第2の弾性部材が設けられていることを特徴とする。
また、第7発明の要旨とするところは、第5発明または第6発明の車両の回転軸の支持構造において、前記第1回転軸のスプライン歯および前記第2回転軸のスプライン歯は、トルクが伝達されない状態で互いに接触しないように、前記長手状の部材の接続位置が設定されていることを特徴とする。
このように、ロータ軸および駆動軸の何れか一方は、第1回転軸と第2回転軸とから構成され、第1回転軸および第2回転軸の間に、弾性部材が動力伝達可能な状態で設けられているため、エンジンから伝達されるトルク変動による歯打ち音をこの弾性部材によって低減することができる。また、組付の際には、第1回転軸と第2回転軸との間に弾性部材を設けてロータ軸または駆動軸を予め組み付けた後、電動機のロータ軸および駆動軸が組み付けられる。すなわち、第1回転軸および第2回転軸の組付の際に予め弾性部材が設けられるため、ロータ軸および駆動軸の一方が軸受で支持された状態で、ロータ軸および駆動軸の他方を組み付ける際には、弾性部材が介在することに起因する挿入荷重の増加もなく、組付の際に軸受にかかる荷重が過大になることを防止することができる。また、この第1回転軸および第2回転軸の組付の際に弾性部材が設けられるため、弾性部材の性能を制限する必要もなくなり、歯打ち音を効果的に低減することができる。
また、第2発明の車両の回転軸の支持構造によれば、第1回転軸と第2回転軸との間に弾性部材を設けて駆動軸を組み付けた後に、ロータ軸と駆動軸とを組み付けることができ、ロータ軸と駆動軸とを組み付ける際に軸受にかかる荷重が過大になることを防止することができる。また、エンジンから伝達されるトルク変動に起因する歯打ち音を、駆動軸に設けられる弾性部材によって低減することができる。
また、第3発明の車両の回転軸の支持構造によれば、第1回転軸と第2回転軸との間に弾性部材を設けてロータ軸を組み付けた後に、ロータ軸と駆動軸とを組み付けることができ、ロータ軸と駆動軸とを組み付ける際に軸受にかかる荷重が過大になることを防止することができる。また、エンジンから伝達されるトルク変動に起因する歯打ち音を、ロータ軸に設けられる弾性部材によって低減することができる。
また、第4発明の車両の回転軸の支持構造によれば、第1回転軸と第2回転軸とが重複する部位に形成される間隙に弾性部材が介挿されるため、この弾性部材によって第1回転軸および第2回転軸に形成されているスプライン歯が衝突するときの衝突力が低減され、歯打ち音が低減される。また、第1回転軸と第2回転軸との間に弾性部材が設けられるため、第1回転軸、第2回転軸、および弾性部材が予め組み付けられ、ロータ軸と駆動軸との組付けの際に軸受にかかる負荷が過大になることも防止することができる。
また、第5発明の車両の回転軸の支持構造によれば、第1回転軸と第2回転軸とが長手状の部材で接続されることで、第1回転軸および第2回転軸のスプライン歯が衝突する際に長手状の部材が捩られるため、第1回転軸および第2回転軸のスプライン歯が衝突するときの衝突力が低減され、歯打ち音が低減される。また、第1回転軸および第2回転軸の組付の際に長手状の部材が設けられるため、ロータ軸および駆動軸の組付の際に、軸受にかかる負荷が過大になることも防止される。
また、第6発明の車両の回転軸の支持構造によれば、駆動軸と動力伝達軸とは、斜歯歯車を介して動力伝達可能に接続されているため、駆動軸と動力伝達軸との間で動力が伝達されると、駆動軸およびロータ軸にスラスト方向(軸方向)の力が作用し、第1回転軸および第2回転軸がスラスト方向に移動するが、第2の弾性部材が設けられることで、第1回転軸、第2回転軸、第1回転軸または第2回転軸と一体的に移動する部材が、スラスト方向に移動したときに発生する、軸方向で隣合う部材との衝突を緩和することができる。
また、第7発明の車両の回転軸の支持構造によれば、駆動軸にトルクが伝達されると、第1回転軸のスプライン歯および第2回転軸のスプライン歯が衝突する前に長手状の部材が捩られて衝突力が低減されるため、歯打ち音を確実に低減することができる。
本発明が適用されたハイブリッド車両に備えられる駆動装置の構造を説明する骨子図である。 図1のリダクション軸の構造を示す断面図である。 図2のA−A断面図である。 図2のB−B断面図である。 図2のC−C断面図である。 図1の第2電動機からカウンタ軸の間をモデル化した図である。 本発明の他の実施例であるリダクション軸の構造を示す断面図である。 図7のA−A断面図である。 図7のB−B断面図である。 本発明のさらに他の実施例であるリダクション軸の構造を示す断面図である。 本発明のさらに他の実施例である第2電動機の第2ロータ軸およびリダクション軸の構造を示す断面図である。 本発明のさらに他の実施例である第2ロータ軸の構造を示す図である。
以下、本発明の実施例を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、本発明が適用されたハイブリッド車両10(車両)に備えられる駆動装置12の構造を説明するための骨子図である。駆動装置12は、走行用駆動力源(動力源)として機能し公知のガソリンエンジンやディーゼルエンジン等であるエンジン14と、エンジン14の動力を駆動輪16に伝達する車両用動力伝達装置18(以下、動力伝達装置18という)とを含んでいる。動力伝達装置18は、非回転部材であるケース19内に互いに平行な4つの回転軸心(C1〜C4)を備えて構成されている。第1軸心C1はエンジン14の回転軸心に一致しており、第1軸心C1上には、出力軸20、動力分配機構22、および第1電動機MG1の第1ロータ軸24が回転可能に支持されている。第2軸心C2上には、リダクション軸26および第2電動機MG2の第2ロータ軸28が回転可能に支持されている。第3軸心C3上には、カウンタ軸30が回転可能に支持されている。また、第4軸心C4上には、差動歯車装置すなわちデフギヤ32が回転可能に支持されている。なお、リダクション軸26が、本発明の駆動軸に対応し、第2ロータ軸28が、本発明の電動機のロータ軸に対応し、カウンタ軸30が、本発明の動力伝達軸に対応している。
第1軸心C1上において、出力軸20はダンパ装置34を介してエンジン14に連結されており、出力軸20と第1電動機MG1との間に動力分配機構22が介挿されている。動力分配機構22は、第1軸心C1まわりに回転可能なサンギヤSおよびリングギヤRと、それらと噛み合うピニオンギヤを自転および公転可能に支持するキャリヤCAとから主に構成されている。サンギヤSは第1電動機MG1の第1ロータ軸24に相対回転不能に連結され、キャリヤCAは出力軸20、ダンパ装置34等を介してエンジン14に接続され、リングギヤRは、カウンタドライブギヤ35が形成されている複合ギヤ軸36の内周部に一体的に形成されている。従って、リングギヤRの回転は、カウンタドライブギヤ35に伝達される。
第2軸心C2上において、第2電動機MG2の第2ロータ軸28がスプライン嵌合部50を介してリダクション軸26に接続されている。リダクション軸26には、斜歯で構成されるリダクションギヤ38が形成され、カウンタ軸30に形成されているカウンタドリブンギヤ40と噛み合っており、リダクションギヤ38およびカウンタドリブンギヤ40によって構成されるギヤ対(斜歯歯車)を介してリダクション軸26とカウンタ軸30とが動力伝達可能に接続される。第2電動機MG2の第2ロータ軸28は、軸方向の両端が玉軸受52および玉軸受54によって回転可能に支持されている。また、リダクション軸26は、軸方向の両端が玉軸受56および玉軸受58によって回転可能に支持されている。なお、第2電動機MG2の第2ロータ軸28、リダクション軸26、玉軸受52,54,56,58等から、本発明の回転軸の支持構造が構成される。
第3軸心C3上に配置されているカウンタ軸30には、カウンタドライブギヤ35およびリダクションギヤ38と噛み合うカウンタドリブンギヤ40と、デフギヤ32に形成されているデフリングギヤ46と噛み合うデフドライブギヤ42とが一体的に形成されている。このように、カウンタドリブンギヤ40がカウンタドライブギヤ35およびリダクションギヤ38と噛み合うことで、カウンタ軸30は、エンジン14および第2電動機MG2に動力伝達可能に接続されている。
第4軸心C4上に配置されているデフギヤ32は、デフドライブギヤ42と噛み合うデフリングギヤ46を含んで構成されており、左右一対の駆動輪16に適宜回転速度差を付与する差動機構を備えて構成されている。これより、カウンタ軸30はデフギヤ32等を介して駆動輪16に動力伝達可能に接続されている。
第2ロータ軸28とリダクション軸26とは、互いにスプライン嵌合されることで動力伝達可能に接続されている。ここで、第2電動機MG2のトルクが0Nmのときに、エンジン14から伝達されるトルク変動がカウンタ軸30等を介してリダクション軸26に伝達されると、第2電動機MG2の第2ロータ軸28が浮遊状態にあることから、第2ロータ軸28とリダクション軸26とのスプライン嵌合部50において、互いのスプライン歯の衝突による歯打ち音が発生する。
これに対して、本実施例では、リダクション軸26を後述する第1回転軸60および第2回転軸62から構成し、第1回転軸60と第2回転軸62との間に、弾性部材74を動力伝達可能に設けることで前記歯打ち音を低減する。以下、その歯打ち音を低減する構造について説明する。
図2は、第2軸心C2上に配置されるリダクション軸26の構造を示す図である。図2がリダクション軸26の全体構造を示す断面図であり、図3が図2のA−A断面図を示し、図4が図2のB−B断面図を示し、図5が図2のC−C断面図を示している。
図2に示すように、リダクション軸26は、玉軸受56および玉軸受58によって第2軸心C2まわりに回転可能に支持されている。リダクション軸26は、第2電動機MG2の第2ロータ軸28にスプライン嵌合される第1回転軸60と、カウンタドリブンギヤ40と噛み合うリダクションギヤ38が形成されてカウンタ軸30と動力伝達可能に接続されている第2回転軸62と、から構成されている。
第2回転軸62の軸方向において玉軸受56側(第2電動機MG2側、図2において左側)には、挿入穴63が形成されており、この挿入穴63に第1回転軸60の一端側が嵌め入れられている。
第1回転軸60は、その一端側が第2回転軸62に嵌め入れられた状態で第2軸心C2まわりに回転可能に配置され、内部に第2軸心C2に並行な貫通穴68が形成されている。第1回転軸60の軸方向において玉軸受58に対して反対側(第2電動機MG2側)の外周面には、図3に示すように、第2電動機MG2の第2ロータ軸28とスプライン嵌合するための外向スプライン歯66が形成されている。また、第1回転軸60の、径方向からみて第2回転軸62と重複する部位の外周面には、図4に示すように、第2回転軸62とスプライン嵌合するための外向スプライン歯70が一部形成されている。外向スプライン歯66と外向スプライン歯70とは、同じ外周面上で軸方向に並んで形成されている。なお、外向スプライン歯66および外向スプライン歯70は、その歯数や形状が同じでもよく、あるいは、その歯数や形状が異なっていてもよい。
第1回転軸60は、外向スプライン歯70が形成される部位よりも玉軸受58側(図において右側)に向かって軸方向に伸びる延設部71が形成されており、第2回転軸62に嵌め入れられた際には、外向スプライン歯70および延設部71が、第2回転軸62内に嵌め入れられる。また、延設部71の外径は、外向スプライン歯70が形成される部位の外径(歯先円直径)よりも小さくなっている。
第2回転軸62はその両端が玉軸受56および玉軸受58によって回転可能に支持されており、軸方向において玉軸受58側に、斜歯からなるリダクションギヤ38が形成されている。第2回転軸62は、軸方向において玉軸受56側に挿入穴63が形成されることで円筒部65が形成されている。円筒部65の軸方向において玉軸受56側の内周面には、外向スプライン歯70とスプライン嵌合するための内向スプライン歯64が形成されている。挿入穴63は、段付状に形成されており、後述する弾性部材74が配置される部位の内径(穴の寸法)が、後述する内向スプライン歯64が形成されている部位の内径(穴の最小寸法)よりも小さくなっている。
これより、第2回転軸62に第1回転軸60が嵌め入れられる際には、第1回転軸60の外向スプライン歯70と第2回転軸62の内向スプライン歯64とがスプライン嵌合され、第1回転軸60と第2回転軸62とが互いに動力伝達可能となる。
また、第1回転軸60の延設部71と第2回転軸の円筒部65とが、径方向から見て重なっており、第1回転軸60の延設部71の外周面と、第2回転軸62の円筒部65の内周面との間に、径方向の間隙が形成される。この間隙に、図5に示すようなゴムまたは樹脂で構成される弾性部材74が設けられている。弾性部材74は、間隙の形状に合わせて円筒形状に形成されている。また、弾性部材74は、第1回転軸60と第2回転軸62との間に弾性部材74が組み付けられると、弾性部材74が第1回転軸60および第2回転軸62によって所定の押圧力で押圧(圧縮)される寸法に設定されている。なお、延設部71および円筒部65が、本発明の径方向から見て第1回転軸と第2回転軸とが重なる部位に対応している。
上記のように弾性部材74が設けられることで生じる効果について説明する。第2電動機MG2のトルクが0Nmの状態で、リダクション軸26にエンジン14のトルク変動が伝達されると、第1回転軸60と第2回転軸62との間に設けられている弾性部材74が弾性変形させられるため、第1回転軸60の外向スプライン歯70と第2回転軸62の内向スプライン歯64とが衝突するときのエネルギが弾性部材74によって吸収され、外向スプライン歯70と内向スプライン歯64との衝突力が低減される。従って、外向スプライン歯70と内向スプライン歯64との衝突による歯打ち音が低減される。
図6に、駆動装置12において、第2電動機MG2からカウンタ軸30の間の構成をモデルで示す。図6に示すように、リダクション軸26が第1回転軸60および第2回転軸62で構成されている。また、これら第1回転軸60および第2回転軸62の間には、内向スプライン歯64と外向スプライン歯70との間に形成されるスプラインガタ2、および弾性部材74が並列に介挿されている。弾性部材74は、衝突力を低減するバネ要素(剛性)および減衰要素を備えていることから、スプラインガタ2で発生する衝突力の一部が、弾性部材74によって吸収されるため、歯打ち音が低減される。このように、エンジン14側から伝達されるトルク変動による歯打ち音は、リダクション軸26内に設けられている弾性部材74によって低減される。結果として、エンジン14側から伝達されるトルク変動が、弾性部材74によって吸収されるので、ロータ軸28とリダクション軸26との間のスプライン嵌合部50に伝達されるトルク変動が低減され、このスプライン嵌合部50で発生する歯打ち音が低減される。
また、駆動装置12の組付けの際には、例えば駆動装置12の組付ライン(メインライン)とは別の組付ラインにおいて、予めリダクション軸26が組み付けられる。このとき、第1回転軸60と第2回転軸62の間に弾性部材74が設けられる。また、駆動装置12の組付ラインにおいて、ケース19に玉軸受52、54を介して第2ロータ軸28を保持させる。次いで、ケース19によって保持された第2ロータ軸28にリダクション軸26をスプライン嵌合する。このように、リダクション軸26を駆動装置12とは別の組付ライン等で予め組み付けておくことで、リダクション軸26を第2ロータ軸28にスプライン嵌合する際に弾性部材74が影響することもないため、スプライン嵌合に必要な挿入荷重が増加することなく、玉軸受52、54にかかる荷重が過大になることも防止される。
また、第1回転軸60と第2回転軸62とを組み付ける際には、弾性部材74が設けられるために挿入荷重が増加するが、本実施例ではリダクション軸26のみ組み付けられる、すなわち玉軸受56、58が配置されない状態で組み付けられるため、玉軸受56、58に過大な荷重がかかることも防止される。従って、リダクション軸26の組付の際に挿入荷重を制限する必要もなくなるため、弾性部材74の性能に制限を設ける必要もなくなり、弾性部材74による歯打ち音の低減性能を大幅に向上することができる。また、弾性部材74を設置可能なスペースも広くなるため、弾性部材74の剛性をはじめとする調整の幅が一層広くなる。
上述のように、本実施例によれば、リダクション軸26は、第1回転軸60と第2回転軸62とから構成され、第1回転軸60と第2回転軸62との間に、弾性部材74が動力伝達可能な状態で設けられているため、エンジン14から伝達されるトルク変動による歯打ち音をこの弾性部材74によって低減することができる。また、組付の際には、第1回転軸60と第2回転軸62との間に弾性部材74を設けてリダクション26を予め組み付けた後、第2電動機MG2の第2ロータ軸28およびリダクション軸26が組み付けられる。すなわち、第1回転軸60および第2回転軸62の組付の際に予め弾性部材74が設けられるため、第2ロータ軸28が軸受52、54によって支持された状態で、リダクション軸26を組み付ける際には、弾性部材74が介在することに起因する挿入荷重の増加もなく、組付の際に軸受52、54にかかる荷重が過大になることを防止することができる。また、この第1回転軸60および第2回転軸62の組付の際に弾性部材74が設けられるため、弾性部材74の性能を制限する必要もなくなり、弾性部材74による歯打ち音の低減効果を大幅に向上することができる。
また、本実施例によれば、第1回転軸60と第2回転軸62とを径方向から見て重複する部位に形成される間隙に弾性部材74が介挿されるため、この弾性部材74によって第1回転軸60の外向スプライン歯70および第2回転軸62の内向スプライン歯64が衝突するときの衝突力が低減され、歯打ち音が低減される。また、第1回転軸60と第2回転軸62との間に弾性部材74が設けられるため、第1回転軸および第2回転軸の組付の際に弾性部材74が組み付けられ、第2ロータ軸28とリダクション軸26との組付けの際に玉軸受52、54にかかる負荷が過大になることも防止することができる。
つぎに、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において前述の実施例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7は、本発明の他の実施例であるリダクション軸100の構造を示している。図7は、リダクション軸100の全体構造を示す断面図であり、図8は、図7のA−A断面図を示し、図9は、図7のB−B断面図を示している。図7に示すように、リダクション軸100は、第2電動機MG2の第2ロータ軸28にスプライン嵌合される第1回転軸102と、リダクションギヤ38が形成されている第2回転軸104とから構成され、第2回転軸104に形成されている軸穴105に第1回転軸102が嵌め入れられている。
第1回転軸102の軸方向において玉軸受58と反対側(第2電動機MG2側)の外周面には、第2ロータ軸28とスプライン嵌合するための外向スプライン歯106が形成されている。また、第1回転軸102の軸方向において玉軸受58側の外周面、詳細には、第1回転軸102が第2回転軸104に嵌め入れられた状態において、径方向から見て第2回転軸104と重複する位置の外周面には、外向スプライン歯108が形成されている。また、第1回転軸102の内部には、第2軸心C2と平行に伸びる断面円形の軸穴110が形成されている。なお、外向スプライン歯106および外向スプライン歯108は、その歯数や形状が同じでもよく、あるいは、その歯数や形状が異なっていてもよい。
第2回転軸104の軸方向において玉軸受56側は、内部に軸穴105が形成されることで円筒部107が形成されている。また、第2回転軸104の軸方向において玉軸受58側の内周部には、軸穴105と連通する軸穴112が形成されている。軸穴112の寸法は、軸穴110と略同じ寸法に設計されている。第2回転軸104の円筒部107の内周面には、外向スプライン歯108とスプライン嵌合する内向スプライン歯114が形成されている。従って、第1回転軸102が第2回転軸104に嵌め入れられる際に、第1回転軸102および第2回転軸104が互いに動力伝達可能にスプライン嵌合させられる。
第1回転軸102の軸穴110および第2回転軸104の軸穴112内には、これらの軸穴110、112を跨いで円柱形状のトーションバー116が配置されている。トーションバー116は、円柱形状を有する長手状の弾性部材から構成されている。トーションバー116は、第2軸心C2を中心に配置され、軸方向の一端が第1回転軸102に接続され、他端が第2回転軸104に接続されている。なお、トーションバー116が、本発明の長手状の部材に対応している。
トーションバー116の軸方向において第2電動機MG2側の端部(一端)が、第1回転軸102に接続されている。トーションバー116の前記端部(一端)には、図8に示すように断面が略長方形の突起118が形成されている。また、第1回転軸102の軸方向において第2電動機MG2側には、第2軸心C2に垂直な壁部120が形成されており、その壁部120に、トーションバー116の突起118の断面と同形状(略長方形)の嵌合穴122が形成されている。この嵌合穴122に突起118が相対回転不能に嵌合される。また、トーションバー116の突起118には、トーションバー116の軸方向への移動を規制するスナップリング124が嵌め着けられている。
トーションバー116の軸方向において玉軸受58側の端部(他端)が、第2回転軸104に接続されている。トーションバー116の前記端部(他端)にも、断面が略長方形の突起126が形成されている。また、第2回転軸104の軸方向において玉軸受58側には、第2軸心C2に垂直な壁部128が形成されており、その壁部128に、トーションバー116の突起126の断面と同形状(略長方形)の嵌合穴130が形成されている。この嵌合穴130に突起126が相対回転不能に嵌合されている。また、トーションバー116の突起126には、トーションバー116の軸方向への移動を規制するスナップリング132が嵌め着けられている。
また、トーションバー116が組み付けられた際(トルクが伝達されない状態)には、第1回転軸102の外向スプライン歯108および第2回転軸104の内向スプライン歯114が互いに接触しない位置となるように、トーションバー116の突起118、126および嵌合穴122、130の位置(トーションバーの接続位置)が設定されている。さらに、トーションバー116の両端を接続する突起118、126および嵌合穴122、130の間に形成されるガタは、外向スプライン歯108および内向スプライン歯114の間に形成されるガタよりも小さくなるように設計されている。上記のように設計されることで、リダクション軸100にトルクが伝達される際には、外向スプライン歯108および内向スプライン歯114が衝突する前に、トーションバー116が捩られることとなる。
上記のように構成されるリダクション軸100において、第2電動機MG2のトルクが0Nmの状態で、カウンタ軸30を介してエンジン14のトルク変動が伝達されると、第1回転軸102および第2回転軸104が相対回転するが、このとき外向スプライン歯108および内向スプライン歯114が衝突する前にトーションバー116が捩られるため、トーションバー116によって外向スプライン歯108と内向スプライン歯114の衝突力が低減され、歯打ち音が低減される。従って、エンジン14から伝達されるトルク変動に起因する歯打ち音は、リダクション軸100内部に設けられているトーションバー116によって低減される。また、エンジン14側から伝達されるトルク変動が、トーションバー116によって吸収されるので、第2ロータ軸28とリダクション軸100とのスプライン嵌合部に伝達されるトルク変動が低減され、このスプライン嵌合部で発生する歯打ち音が低減される。
また、リダクション軸100は、例えば駆動装置12の組付用のメインラインとは異なるサブラインで予め組み付けられる。従って、メインラインでの駆動装置12の組付において、第2ロータ軸28にリダクション軸100を組み付ける際に要する挿入荷重が増加することがないため、組付けの際に軸受にかかる荷重が過大になることも防止される。
上述のように、本実施例によっても、前述の実施例と同様の効果を得ることができる。また、本実施例では、第1回転軸102と第2回転軸104とがトーションバー116で接続されることで、第1回転軸102の外向スプライン歯108および第2回転軸104の内向スプライン歯114が衝突する際にトーションバー116が捩られるため、第1回転軸102および第2回転軸104のスプライン歯が衝突するときの衝突力が低減され、歯打ち音が低減される。また、第1回転軸102および第2回転軸104の組付の際にトーションバー116が設けられるため、第2ロータ軸28にリダクション軸100を組み付ける際に、軸受52、54にかかる負荷が過大になることも防止される。
また、第1回転軸102の外向スプライン歯108および第2回転軸104の内向スプライン歯114は、トルクが伝達されない状態で互いに接触しないように、トーションバー116と第1回転軸102および第2回転軸104との接続位置が設定されているため、リダクション軸100にトルクが伝達されると、第1回転軸102の外向スプライン歯108および第2回転軸104の内向スプライン歯114が衝突する前にトーションバー116が確実に捩られて衝突力が低減され、歯打ち音が低減される。
図10は、本発明のさらに他の実施例であるリダクション軸150の全体構造を示す断面図である。
図10に示すように、リダクション軸150は、第2電動機MG2の第2ロータ軸28にスプライン嵌合される第1回転軸152と、リダクションギヤ38が形成されている第2回転軸154とから構成され、第1回転軸152が、第2回転軸154に形成されている軸穴155に嵌め入れられている。
本実施例のリダクション軸150を、前述したリダクション軸100と比べると、第1回転軸152と第2ロータ軸28との間、第1回転軸152と第2回転軸154との間、およびリダクション軸150(第2回転軸154)を支持する玉軸受58とケース19との間に、それぞれ後述する緩衝部材が設けられている。以下、前述したリダクション軸100と異なる構造について説明する。
軸方向において(径方向から見て)第2ロータ軸28と、第1回転軸152の第2ロータ軸28にスプライン嵌合されている側の端部との間には、例えばゴムや樹脂あるいは皿バネで構成される緩衝部材160が設けられている。第2ロータ軸28の内部には、軸穴162が形成されており、さらに第1回転軸152の軸方向への移動を規制する段付部164が形成されている。軸方向において段付部164と第1回転軸152との間に緩衝部材160が設けられている。緩衝部材160が設けられることで、第2ロータ軸28と第1回転軸152とがスラスト方向(軸方向)で相対移動したときに、第2ロータ軸28と第1回転軸152との間で生じる衝突が緩和される。なお、第2ロータ軸28と第1回転軸152とが軸方向に移動するのは、リダクションギヤ38が斜歯で構成され、そのリダクションギヤ38にトルクが伝達されると、リダクション軸150にスラスト方向(軸方向)の力が作用するためである。なお、第2ロータ軸28が、本発明の第1回転軸に対して軸方向で隣合う部材に対応し、緩衝部材160が、本発明の第2の弾性部材に対応している。
また、軸方向において(径方向で見て)第1回転軸152と第2回転軸154との間に、例えばゴムや樹脂あるいは皿バネで構成される緩衝部材166が設けられている。第2回転軸154に形成されている軸穴155は、径方向から見てリダクションギヤ38近傍で穴の寸法が縮小されることで、軸穴155内に第2軸心C2に垂直な底面168が形成されている。そして、軸方向において(径方向から見て)、第1回転軸152の軸穴155に挿入されている側の端部と、第2回転軸154の底面168との間に緩衝部材166が設けられている。この緩衝部材166が設けられることで、第1回転軸152と第2回転軸154とがスラスト方向(軸方向)に相対移動したときに、第1回転軸152と第2回転軸154との間で生じる衝突が緩和される。なお、緩衝部材166が、本発明の第2の弾性部材に対応している。また、第1回転軸152と第2回転軸154とが軸方向で互いに隣合うため、第1回転軸152が、本発明の第2回転軸に対して軸方向で隣合う部材に対応し、第2回転軸154が、本発明の第1回転軸に対して軸方向で隣合う部材に対応している。
また、軸方向において(径方向で見て)、玉軸受58とケース19との間には、例えばゴムや樹脂あるいは皿バネで構成される緩衝部材170が設けられている。玉軸受58の外輪とケース19との間に空間が形成され、この空間に緩衝部材170が設けられている。第2回転軸154がケース19に対してスラスト方向(軸方向)に相対移動すると、玉軸受58の外輪が第2回転軸154とともにスラスト方向に移動するが、緩衝部材170が設けられることで、玉軸受58の外輪とケース19との間で生じる衝突が緩和される。なお、玉軸受58は、第2回転軸154とともに一体的に軸方向に移動することから、玉軸受58は、本発明の第2回転軸と一体的に移動する部材に対応する。また、ケース19が、本発明の部材に対して軸方向で隣合う部材に対応する。また、緩衝部材170が、本発明の第2の弾性部材に対応する。
上述のように本実施例においても、リダクション軸150の基本的な構造は、前述したリダクション軸100と変わらないため、前述の実施例と同じ効果を得ることができる。さらに、第1回転軸152と第2ロータ軸28、第1回転軸152と第2回転軸154、玉軸受58とケース19との間に緩衝部材160、166、170がそれぞれ設けられることで、第1回転軸152および第2回転軸154が軸方向に移動した際に軸方向で隣合う部材との衝突が緩和される。
図11は、本発明のさらに他の実施例である第2電動機MG2の第2ロータ軸200およびリダクション軸202の構造を示す断面図である。第2ロータ軸200およびリダクション軸202は、第2軸心C2まわりに回転可能に直列に配置されており、互いにスプライン嵌合されることで動力伝達可能とされている。
本実施例では、第2ロータ軸200が、第1回転軸206および第2回転軸208の2つの部材で構成され、さらに、第1回転軸206と第2回転軸208との間に、弾性部材210が設けられている。以下、第2ロータ軸200の構造を中心に説明する。
第2ロータ軸200は、互いにスプライン嵌合されることで一体的に回転する第1回転軸206および第2回転軸208から構成されている。第1回転軸206は、円筒形状を有し、その両端が玉軸受52、54によって第2軸心C2まわりに回転可能に支持されている。また、第1回転軸206の外周面には、第2電動機MG2のロータ212が相対回転不能に固定されている。
第2回転軸208は、円柱形状を有し、第2軸心C2まわりに回転可能に配置されている。第2回転軸208の軸方向の一方(玉軸受58側)が、リダクション軸202にスプライン嵌合されており、他方(玉軸受52側)が第1回転軸206に形成されている軸穴214内に嵌め入れられている。
第1回転軸206の軸穴214によって形成される第1回転軸206の内周面であって、軸方向において玉軸受52側には、内向スプライン歯216が形成されている。また、第2回転軸208の第1回転軸206に嵌め入れられている外周面には、外向スプライン歯218が形成されている。そして、第2回転軸208が第1回転軸206の軸穴214内に嵌め入れられる際に、これら内向スプライン歯216および外向スプライン歯218がスプライン嵌合されることで、第1回転軸206と第2回転軸208とが互いに動力伝達可能となる。なお、外向スプライン歯218は、第2回転軸208に形成されるリダクション軸202とスプライン嵌合する外向スプライン歯220に対して、歯数や形状が異なっている。
また、径方向から見て第1回転軸206と第2回転軸208とが重なる部位であって、且つ、内向スプライン歯216および外向スプライン歯218が形成されない部位には間隙が形成されており、その間隙に弾性部材210が設けられている。弾性部材210は、第1回転軸206および第2回転軸208に組み付けられた状態で、第1回転軸206および第2回転軸208によって所定の押圧力で押圧(圧縮)される寸法に設定されている。
上記のように第1回転軸206および第2回転軸208の間に弾性部材210が設けられることでも、第2電動機MG2のトルクが0Nmの状態で第2ロータ軸200にエンジン14側からのトルク変動が伝達されると、弾性部材210が弾性変形することで、内向スプライン歯216と外向スプライン歯218との衝突力が低減され、歯打ち音が低減される。このように、第2ロータ軸200に弾性部材210を設けた場合であっても、歯打ち音を低減することができる。また、エンジン14側から伝達されるトルク変動の一部が、弾性部材210によって吸収されるので、結果として第2ロータ軸200とリダクション軸202との間のスプライン嵌合部に伝達されるトルク変動が低減され、このスプライン嵌合部で発生する歯打ち音が低減される。
また、第2ロータ軸200は、例えば駆動装置を組み付けるメインラインとは別のサブラインで組み付けられ、第2ロータ軸200の組付の際に弾性部材210が第2ロータ軸200内に組み付けられる。この第2ロータ軸200を組み付ける際、具体的には、第1回転軸206の軸穴214に第2回転軸208を挿入する際に、弾性部材210が抵抗力を発生させるために挿入荷重が増加するが、第2ロータ軸200は、玉軸受52、54が配置されない状態で組み付けられるので、玉軸受52、54に過大な荷重がかかることもない。
上述のように、第2ロータ軸200に弾性部材210が設けられる場合であっても、エンジン14のトルク変動に起因する歯打ち音を低減することができる。また、第2ロータ軸200が例えば別のサブラインで組み付けられることで、メインラインで第2ロータ軸200にリダクション軸202を組み付ける際には、挿入荷重が増加することもないので、玉軸受52、54に過大な荷重がかかることも防止される。
図12は、本発明のさらに他の実施例である第2ロータ軸250の構造を示している。本実施例においても、前述した第2ロータ軸200と同様に、第2ロータ軸250が、第1回転軸252および第2回転軸254から構成されている。また、第1回転軸252と第2回転軸254とが、弾性部材である長手状のトーションバー256によって接続されている。以下、第2ロータ軸250の構造を中心に説明する。
第1回転軸252および第2回転軸254は、何れも第2軸心C2まわりに回転可能に配置されており、第1回転軸252内に形成されている軸穴258内に第2回転軸254が嵌め入れられている。
第1回転軸252の軸穴258によって形成される内周面には、内向スプライン歯260が形成されている。また、第2回転軸254の軸方向において玉軸受52側の外周面には、外向スプライン歯262が形成されている。第1回転軸252に第2回転軸254が嵌め入れられる際に、これら内向スプライン歯260および外向きスプライン歯262がスプライン嵌合されることで、第1回転軸252と第2回転軸254とが互いに動力伝達可能となる。なお、外向スプライン歯262は、第2回転軸254に形成されているリダクション軸とスプライン嵌合する外向スプライン歯255に対して、歯数や形状が異なっている。
トーションバー256は、第2回転軸254に形成されている軸穴264内および第1回転軸252に形成されている軸穴258内に配置されており、トーションバー256の軸方向の一端(玉軸受52側)が第1回転軸252に接続されるとともに、他端(玉軸受54側)が第2回転軸254に接続されている。
トーションバー256の両端には、断面が略長方形の突起266、268が形成されている。また、第1回転軸252の軸方向において玉軸受52側の端部近傍には、軸穴258を塞ぐように形成される第2軸心C2に垂直な壁部270が形成されている。この壁部270には、断面が突起266と同じ形状(略長方形)を有する嵌合穴272が形成されており、突起266が嵌合穴272に相対回転不能に嵌合されている。また、突起266には、トーションバー256の軸方向への移動を規制するスナップリング274が嵌め着けられている。
第2回転軸254の軸方向において玉軸受54側の端部近傍には、軸穴264を塞ぐように形成される第2軸心C2に垂直な壁部276が形成されている。この壁部276には、断面が突起268と同じ形状(略長方形)の嵌合穴278が形成されており、突起268が嵌合穴278に相対回転不能に嵌合されている。また、突起268には、トーションバー256の軸方向への移動を規制するスナップリング280が嵌め着けられている。
また、トーションバー256が組み付けられた際には、第2ロータ軸250にトルクがかからない状態で、第1回転軸252の内向スプライン歯260および第2回転軸254の外向スプライン歯262が互いに接触しないように、突起266、268および嵌合穴272、278の位置が設計されている。さらに、トーションバー256の両端を接続する突起266、268と嵌合穴272、278で形成されるガタは、内向スプライン歯260および外向スプライン歯262で形成されるガタよりも小さくなるように設計されている。上記のように構成されることで、第2回転軸254にトルクが伝達される際には、内向スプライン歯260および外向スプライン歯262が衝突する前にトーションバー256が捩られることとなる。
上記のように構成される第2ロータ軸250においても、第2電動機MG2のトルクが0Nmの状態で第2ロータ軸250側にエンジン14のトルク変動が伝達された際には、内向スプライン歯260および外向スプライン歯262が衝突する前にトーションバー256が捩られるため、内向スプライン歯260と外向スプライン歯262との衝突が低減され、歯打ち音が低減される。また、第2ロータ軸250を、駆動装置12の組付用のメインラインとは別のサブラインで組み付けることで、メインラインにおいて第2ロータ軸250にリダクション軸を嵌め入れる際に必要な挿入荷重が増加することもないため、軸受に過大な荷重がかかることも防止される。また、エンジン14側から伝達されるトルク変動の一部がトーションバー256によって吸収されるので、結果として第2ロータ軸250とリダクション軸202との間のスプライン嵌合部に伝達されるトルク変動は低減され、このスプライン嵌合部で発生する歯打ち音が低減される。
上述のように、第2ロータ軸250が第1回転軸252および第2回転軸254から構成され、第1回転軸252と第2回転軸254との間にトーションバー256が設けられる場合であっても、エンジン14のトルク変動に起因する歯打ち音を低減することができる。また、第2ロータ軸250にトーションバー256が設けられることで、第2ロータ軸250およびリダクション軸をメインラインで組み付ける際に挿入荷重が増加することもないため、玉軸受に過大な荷重がかかることも防止される。
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、前述の実施例の第2ロータ軸250の第1回転軸252および第2回転軸254に対して軸方向で隣合う部材の間に、緩衝部材を介挿して実施することもできる。
また、前述の実施例では、トーションバー116、256を接続する突起118、126、266、268の断面形状が略長方形とされ、これに嵌合する嵌合穴122、130、272、278も同様に略長方形に形成されているとしたが、突起および嵌合穴の断面形状は必ずしもこれに限定されない。例えば断面形状が三角形や五角形に形成されても構わない。突起および嵌合穴の断面形状は、トーションバーと第1回転軸および第2回転軸とを相対回転不能に接続する形状であれば特に限定されない。
また、前述の実施例では、第2ロータ軸28、200、250が玉軸受52、54に支持された状態で、リダクション軸26、100、150、202が組み付けられるとしたが、リダクション軸が玉軸受56、58によって支持された状態で第2ロータ軸が組み付けられるものであっても構わない。
また、前述の実施例では、駆動装置12は、エンジン14が第1軸心C1上に配置され、第2電動機MG2の第2ロータ軸28、200、250およびリダクション軸26、100、150、202が第2軸心C2上に配置され、カウンタ軸30が第3軸心C3上に配置されるものであったが、駆動装置12の構造はこれに限定されない。電動機のロータ軸と、このロータ軸にスプライン嵌合される駆動軸と、駆動軸に動力伝達可能に接続されている動力伝達軸とを備え、エンジンが前記動力伝達軸に動力伝達可能に接続されている駆動装置であれば適宜適用することができる。
また、前述の実施例では、第1回転軸152と第2ロータ軸28との間に緩衝部材160が設けられ、第1回転軸152と第2回転軸154との間に緩衝部材166が設けられ、第2回転軸154と一体的に軸方向に移動する玉軸受58とケース19との間に緩衝部材170が設けられているが、緩衝部材は必ずしも3箇所設ける必要はなく、これらのうち少なくとも1個設けられるものであっても構わない。また、緩衝部材が設けられる位置についても、適宜変更することができる。
また、前述の実施例では、玉軸受58は、第2回転軸154と一体的に軸方向に移動し、その玉軸受58とケース19との間に、第2の弾性部材としての緩衝部材170が設けられていたが、第1回転軸側に、その第1回転軸と一体的に軸方向に移動する部材(玉軸受など)が設けられ、その部材とその部材と軸方向で隣合う部材との間に、緩衝部材が設けられていても構わない。
なお、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。
10:ハイブリッド車両(車両)
14:エンジン
26、100、150、202:リダクション軸(駆動軸)
28、200、250:第2ロータ軸(電動機のロータ軸)
30:カウンタ軸(動力伝達軸)
52、54、56、58:玉軸受(軸受)
60、102、152、206、252:第1回転軸
62、104、154、208、254:第2回転軸
74、210:弾性部材
110:軸穴
112:軸穴
116、256:トーションバー(長手状の部材)
160、166、170:緩衝部材(第2の弾性部材)
MG2:第2電動機(電動機)

Claims (7)

  1. エンジンの動力が伝達される動力伝達軸に動力伝達可能に接続されている駆動軸と、該駆動軸とスプライン嵌合される電動機のロータ軸とを、含み、前記電動機のロータ軸および前記駆動軸は、何れも1つ以上の軸受で支持されている車両の回転軸の支持構造であって、
    前記ロータ軸および前記駆動軸の何れか一方は、スプライン嵌合によって互いに動力伝達可能に連結される第1回転軸および第2回転軸から構成され、
    前記第1回転軸および前記第2回転軸の間に、弾性部材が動力伝達可能に設けられていることを特徴とする車両の回転軸の支持構造。
  2. 前記駆動軸が、前記第1回転軸および前記第2回転軸から構成され、
    前記第1回転軸が、前記ロータ軸にスプライン嵌合され、
    前記第2回転軸が、前記動力伝達軸に動力伝達可能に接続されている
    ことを特徴とする請求項1の車両の回転軸の支持構造。
  3. 前記ロータ軸が、前記第1回転軸および前記第2回転軸から構成され、
    前記第2回転軸が、前記駆動軸にスプライン嵌合されている
    ことを特徴とする請求項1の車両の回転軸の支持構造。
  4. 前記第1回転軸および前記第2回転軸は、これら回転軸がスプライン嵌合される部位の他に、組み付けられた際に径方向から見て前記第1回転軸と前記第2回転軸とが重なる部位が形成されており、
    前記弾性部材は、前記重なる部位であって、径方向において前記第1回転軸と前記第2回転軸との間に形成される間隙に設けられていることを特徴とする請求項1から3の何れか1の車両の回転軸の支持構造。
  5. 前記弾性部材は、長手状の部材であって、軸穴が形成された前記第1回転軸および軸穴が形成された前記第2回転軸の内部に配置され、
    前記長手状の部材の一端が前記第1回転軸に接続され、該長手状の部材の他端が前記第2回転軸に接続されていることを特徴とする請求項1から3の何れか1の車両の回転軸の支持構造。
  6. 前記駆動軸と前記動力伝達軸とは斜歯歯車を介して動力伝達可能に接続され、
    前記第1回転軸と該第1回転軸に対して軸方向で隣合う部材との間、前記第2回転軸と該第2回転軸に対して軸方向で隣合う部材との間、および前記第1回転軸または前記第2回転軸と一体的に移動する部材と該部材に対して軸方向で隣合う部材との間、の少なくとも1箇所には、第2の弾性部材が設けられていることを特徴とする請求項5の車両の回転軸の支持構造。
  7. 前記第1回転軸のスプライン歯および前記第2回転軸のスプライン歯は、トルクが伝達されない状態で互いに接触しないように、前記長手状の部材の接続位置が設定されていることを特徴とする請求項5または6の車両の回転軸の支持構造。
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