JP6502833B2 - ハイブリッド車両の軸支持構造 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関と電動機とを駆動力源として備えたハイブリッド車両における軸支持構造に関するものである。

この種のハイブリッド車両では、エンジンが出力した駆動力に、電動機が出力する駆動力を付加するように構成される場合がある。その一例が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載されているハイブリッド駆動装置は、電動機が出力したトルクを減速機構を介してデファレンシャルなどの動力伝達系統に伝達するように構成されている。その電動機は、ケースとリヤカバーとの間に収容され、その電動機のロータ軸はケースに取り付けられた軸受と、リヤカバーに取り付けられた軸受とによって支持されている。また、減速機構は、前記ケースと、そのケースに対してエンジン側に設けられたハウジングとの間に収容されている。減速機構は、前記ロータ軸と一体となって回転するリダクションギヤを有しており、そのリダクションギヤはそれより大径のカウンタドリブンギヤに噛み合っている。リダクションギヤは、前記ロータ軸と同一軸線上に配置されており、リダクションギヤの軸部（リダクションギヤシャフト）が前記ケースに取り付けられた軸受と、前記ハウジングに取り付けられた軸受とによって回転可能に支持されている。そして、リダクションギヤシャフトは、前記ロータ軸にスプライン嵌合してロータ軸に連結されている。

なお、カウンタドリブンギヤには、エンジンが出力したトルクが伝達されており、したがってこのカウンタドリブンギヤにおいてエンジンの出力したトルクに電動機が出力したトルクが付加される。さらに、カウンタドリブンギヤと一体となって回転するデフドライブギヤが設けられていて、そのデフドライブギヤからデファレンシャルにトルクが伝達される。

特開２０１２−１２２５９５号公報

特許文献１に記載されているリダクションギヤは、電動機のトルクを減速機構に伝達するためのものであるから、ロータ軸とリダクションギヤシャフトとは通常、一体となって回転する。特許文献１に記載されている構造では、このように実質的に一体のロータ軸とリダクションギヤシャフトとを、それぞれに１対ずつ（合計４個）設けた軸受によって支持している。そのため、部品点数が多くなってしまい、トランスアクスルが大型化し、またコストや重量が増大する可能性がある。また、４個の軸受のそれぞれで摩擦が生じるから、軸受による摩擦による動力損失が増大する可能性がある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、軸受の数を削減して構成の簡素化や動力損失の低減を図ることのできる軸支持構造を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、ケースと前記ケースを閉じるカバーとによって形成された収容部に電動機が収容され、前記ケースに一体に形成されている隔壁部を挟んで前記収容部とは反対側に前記電動機のトルクを増大させて駆動輪に向けて伝達する減速機構が設けられ、前記電動機はロータを有するとともに前記減速機構は前記ロータと一体になって回転するリダクションドライブギヤを有するハイブリッド車両における前記ロータおよび前記リダクションドライブギヤを回転可能に支持するハイブリッド車両の軸支持構造において、前記収容部から前記隔壁部を貫通して前記減速機構側に延びている回転軸を有し、前記回転軸のうち前記収容部内にある部分に前記ロータが一体化され、前記回転軸のうち前記減速機構側に延びている部分に前記リダクションドライブギヤが一体化され、前記回転軸の前記収容部側の端部が前記カバーに取り付けられている軸受によって回転可能に支持され、前記回転軸の前記減速機構側に延びている部分を包囲し、かつ前記隔壁部とは別部材の円筒部が、前記隔壁部に取り付けられ、前記回転軸と同一軸線上に配置されて前記回転軸の前記減速機構側の端部を支持する他の軸受が前記円筒部に取り付けられていることを特徴とするものである。

この発明においては、一体となって回転するロータとリダクションドライブギヤとが、単一の回転軸に設けられている。その回転軸は、カバー側の軸受と減速機構側もしくは隔壁部側の他の軸受とによって回転可能に支持されている。したがって、回転する部材がロータとリダクションドライブギヤとの２部材であるにもかかわらず、これらを回転可能に支持する軸受は２個であり、前述した従来の構造と比較して軸受の数が半減し、それに伴って部品点数を削減できるとともに、全体としての構造を簡素化し、また軽量化することができる。さらに、摩擦が生じる軸受の数が少ないことにより、動力損失を低減できる。

この発明に係る軸支持構造の一例を模式的に示すスケルトン図である。 そのモータ軸の支持構造を具体的に示す部分断面図である。 そのモータ軸の支持構造の他の例を具体的に示す部分断面図である。 そのモータ軸の支持構造の更に他の例を具体的に示す部分断面図である。 そのモータ軸の支持構造の第四の例を具体的に示す部分断面図である。 そのモータ軸の支持構造の第五の例を具体的に示す部分断面図である。 そのモータ軸の支持構造の第六の例を具体的に示す部分断面図である。

図１にこの発明の実施形態の一例をスケルトン図で示してある。ここに示す例は、いわゆるツーモータタイプのハイブリッド駆動装置にこの発明を適用した例である。駆動力源としてエンジン１と、二つのモータ２，３とを駆動力源として備えている。エンジン（ＥＮＧ）１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関であり、また各モータ２，３は、永久磁石式の三相同期電動機などの発電機能のあるモータ・ジェネレータ（ＭＧ１，ＭＧ２）を採用することができる。モータ・ジェネレータ３がこの発明の実施形態における電動機に相当している。

エンジン１の回転中心軸線と同一の軸線上に、エンジン１側から順に、動力分割機構４、第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ１）２が配置されている。動力分割機構４は図１に示す例では、シングルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されている。したがって動力分割機構４は、サンギヤＳ4 と、サンギヤＳ4 に対して同心円上に配置されたリングギヤＲ4 と、サンギヤＳ4 およびリングギヤＲ4 に噛み合っているピニオンギヤを自転可能および公転可能に保持しているキャリヤＣ4 とを備えている。そのキャリヤＣ4 にエンジン１の出力軸（クランクシャフト）が連結されている。なお、図１では省略してあるが、エンジン１とキャリヤＣ4 との間に適宜のダンパーやトルクリミッターを設けてもよい。

動力分割機構４における出力要素はリングギヤＲ4 であって、リングギヤＲ4 に出力ギヤ６が連結されている。サンギヤＳ4 に第１モータ・ジェネレータ２が連結されていて、サンギヤＳ4 が反力要素となっている。

サンギヤＳ4 はサンギヤ軸７に一体化されており、そのサンギヤ軸７は第１モータ・ジェネレータ２の回転中心軸線に沿って配置され、第１モータ・ジェネレータ２のロータ８がサンギヤ軸７に連結されている。

上記の動力分割機構４や第１モータ・ジェネレータ２の回転中心軸線と平行にカウンタ軸９が配置され、このカウンタ軸９に径の大きいカウンタドリブンギヤ１０と径の小さいデフドライブギヤ１１とが一体回転するように設けられている。そのカウンタドリブンギヤ１０に前述した出力ギヤ６が噛み合っている。また、デフドライブギヤ１１には、終減速機であるデファレンシャルギヤ１２におけるリングギヤ１３が噛み合っている。トルクはデファレンシャルギヤ１２から左右の駆動輪１４に伝達される。

この発明の実施形態における電動機に相当する第２モータ・ジェネレータ（ＭＧ２）３は、その回転中心軸線がカウンタ軸９と平行になるように前記第１モータ・ジェネレータ２の外周側に配置されている。第２モータ・ジェネレータ３の回転中心軸線に沿ってモータ軸１５が配置され、そのモータ軸１５に第２モータ・ジェネレータ３のロータ１６が連結されて一体化されている。このモータ軸１５がこの発明の実施形態における回転軸に相当し、そのモータ軸１５は上記のエンジン１側（カウンタドリブンギヤ１０側）に延びており、そのエンジン１側（カウンタドリブンギヤ１０側）に延びている部分に、リダクションドライブギヤ１７が設けられている。このリダクションドライブギヤ１７は上記のカウンタドリブンギヤ１０に噛み合っている。リダクションドライブギヤ１７の径は、カウンタドリブンギヤ１０の径より小さく、したがって第２モータ・ジェネレータ３が出力したトルクは、これらリダクションドライブギヤ１７およびカウンタドリブンギヤ１０によって増大させられる。すなわち、リダクションドライブギヤ１７およびカウンタドリブンギヤ１０によってこの発明の実施形態における減速機構が構成されている。また、カウンタドリブンギヤ１０には上記の出力ギヤ６からエンジン１のトルクが伝達されるから、この減速機構において第２モータ・ジェネレータ３のトルクがエンジン１から伝達されるトルクに付加される。

上記の動力分割機構４やカウンタ軸９およびカウンタドリブンギヤ１０、リダクションドライブギヤ１７ならびにデファレンシャルギヤ１２などは、第１収容部１８の内部に配置され、各モータ・ジェネレータ２，３は、第２収容部１９の内部に配置されている。第１収容部１８はエンジン１側の空所であって、側壁部２０を有するハウジング２１と、筒状のケース２２とによって形成されている。ケース２２は、エンジン１側の部分とこれとは反対側の部分とを区画する隔壁部２３を備えており、ケース２２とその端部に接合されたハウジング２１と、ハウジング２１の側壁部２０と前記隔壁部２３とによって囲まれた部分が第１収容部１８である。これに対して、ケース２２のエンジン１側とは反対側の端部に、この発明の実施形態におけるカバーに相当するリヤカバー２４が取り付けられている。このリヤカバー２４とケース２２と前記隔壁部２３とによって囲まれた部分が第２収容部１９である。

前述したモータ軸１５は、第２収容部１９から前記隔壁部２３を貫通して第１収容部１８側に延びており、モータ軸１５の第２収容部１９の内部に位置する部分には第２モータ・ジェネレータ３のロータ１６が連結され、またモータ軸１５のうち第１収容部１８に延び出ている部分にリダクションドライブギヤ１７が取り付けられている。このモータ軸１５のリヤカバー２４側の端部は、リヤカバー２４に取り付けられた軸受２５によって回転可能に支持されている。また、モータ軸１５の第１収容部１８側の端部は、ケース２２と一体の部分、もしくは隔壁部２３と一体の部分に取り付けられた軸受２６によって回転可能に支持されている。

図２は、上記のモータ軸１５およびその支持構造の一例を具体的に示した断面図である。ここに示すモータ軸１５には、図２の右側から順に、リダクションドライブギヤ１７とフランジ部２７とが半径方向で外側に突出した状態に形成されている。ロータ１６は、そのフランジ部２７に図２の左側から突き当てた状態に組み付けられており、フランジ部２７にロータ１６を挟んで対向するようにモータ軸１５にストッパ２８をはめ込み、かつナット２９で締め付けることにより、ロータ１６はモータ軸１５に固定されている。なお、図２で符号３０はレゾルバーである。

リヤカバー２４の内側面のうちモータ軸１５と同心円上の位置にボス部（円筒部）３１が形成されている。そのボス部３１の内周側に軸受２５が嵌合させられている。モータ軸１５の第２収容部１９側の端部が、その軸受２５によって回転可能に支持されている。

前記ケース２２と一体の隔壁部２３には、モータ軸１５およびその外周部に一体に形成されているリダクションドライブギヤ１７を挿入させることのできる貫通部３２が形成されており、モータ軸１５はその貫通部３２を通って第１収容部１８側に突出している。その状態で、リダクションドライブギヤ１７は第１収容部１８内に位置している。

隔壁部２３もしくはケース２２には、モータ軸１５のうち第１収容部１８側に延びている部分を包囲している円筒部３３が一体に形成されている。この円筒部３３がこの発明の実施形態における「隔壁部と一体の箇所」に相当している。円筒部３３のうちモータ軸１５の回転中心軸線と同一の軸線上に軸受２６が嵌め込まれて取り付けられており、その軸受２６によってモータ軸１５の前記第１収容部１８側の端部が回転可能に支持されている。すなわち、第２モータ・ジェネレータ３のロータ１６とリダクションドライブギヤ１７とはモータ軸１５を介して一体となって回転するように連結され、かつ一対の軸受２５，２６によって回転可能に支持されている。また、その支持箇所は、互いに一体に組み付けられるケース２２とリヤカバー２４との一部であり、したがってロータ１６およびリダクションドライブギヤ１７は、ハウジング２１やハウジング２１によって支持される部材が組み付けられていなくても、正規の状態で回転することが可能である。なお、軸受２５，２６はボールベアリングに限られず、ローラベアリングやニードルベアリングなどの適宜の軸受であってよい。

上記の円筒部３３のうち前述したカウンタドリブンギヤ１０側を向いている箇所に開口部３４が形成されている。この開口部３４からカウンタドリブンギヤ１０の外周側の一部が円筒部３３の内部に挿入されて、リダクションドライブギヤ１７に噛み合っている。また、モータ軸１５の前記第１収容部１８側の端部には、中心軸線に沿って挿入孔３５が形成され、その挿入孔３５の内周面にはスプラインが形成されている。さらに、前記円筒部３３の軸線方向での端面で前記挿入孔３５と同一軸線上の位置に、挿入孔３５より大径の開口孔３６が形成されている。すなわち、第２モータ・ジェネレータ３の検査のための適宜のテスターにおけるスプライン軸（それぞれ図示せず）を前記開口孔３６から挿入孔３５に差し込んで連結するように構成されている。

モータ軸１５は、リダクションドライブギヤ１７やカウンタドリブンギヤ１０などからなる減速機構およびデファレンシャルギヤ１２などを介して駆動輪１４に連結されているので、これらの減速機構やデファレンシャルギヤ１２のギヤ比および車速に応じた回転数で回転するから、その回転数が高回転数になる場合がある。しかしながら、モータ軸１５の回転によって生じる摩擦は一対の軸受２５，２６に限られるので、摩擦抵抗力や摩擦に伴う動力損失が少なくなる。前述した従来の構成のようにロータとリダクションドライブギヤとを別の軸受で支持する構成と比較して、軸受の数が半減するので、摩擦抵抗力や摩擦に伴う動力損失を従来に比較して半減することが可能になる。また、軸受の数が半減することにより、必要とする部品点数が少なくなり、軸支持構造の構成を簡素化し、また軽量化することができる。

また、図２に示す構成では、一対の軸受２５，２６によってモータ軸１５を回転可能に支持した状態で、適宜のテスターのスプライン軸をモータ軸１５の挿入孔３５に連結することにより、モータ軸１５の回転数やトルクを検出することができる。すなわち、カウンタドリブンギヤ１０を組み付けることなく、第２モータ・ジェネレータ３の回転数やトルクなどの検査（いわゆる完成検査）を容易に行うことができる。

つぎにこの発明に係る軸支持構造の他の例を説明する。図３は、上述した図２に示す構成の一部を変更した例を示している。図３に示す構成では、前述した円筒部３３をケース２２とは別部材として構成し、その円筒部３３をケース２２の隔壁部２３にボルト３７によって取り付けた例である。なお、図３に示す構成では、カウンタドリブンギヤ１０は隔壁部２３に取り付けた軸受３８によって回転可能に支持されている。また、デフドライブギヤ１１は、カウンタ軸９に一体に形成されており、そのカウンタ軸９の一方の端部がカウンタドリブンギヤ１０にスプライン嵌合している。さらに、カウンタ軸９の他方の端部が、ハウジング２１の側壁部２０に取り付けられた軸受３９によって回転可能に支持されている。図３における符号４０はプラグであって、ハウジング２１の側壁部２０に取り付けられるとともに、円筒状の突出部がモータ軸１５に形成されている挿入孔３５に嵌合させられている。したがって、挿入孔３５は第１収容部１８に対して遮蔽されている。図３に示す他の構成は、前述した図２に示す構成と同様であるから、図３に図２と同様の符号を付してその説明を省略する。

図３に示す構成によれば、円筒部３３を取り付ける以前の状態では、モータ軸１５における第１収容部１８側の端部にリダクションドライブギヤ１７より大径の部分が存在しないので、カウンタドリブンギヤ１０を隔壁部２３に取り付けられている軸受３８の中心軸線に沿って真っ直ぐ送り込むことにより、軸受３８あるいは隔壁部２３に取り付けることができるとともに、リダクションドライブギヤ１７に噛み合わせることができる。したがって、カウンタドリブンギヤ１０を組み付けるにあたって、カウンタドリブンギヤ１０を傾けるなどの操作が必要ではなく、カウンタドリブンギヤ１０の組み付け作業を容易なものにすることができる。また、図３に示す構成においても、前述した図２に示す構成で得られる作用・効果と同様の作用・効果を得ることができる。

図４は、上述した図３に示す構成の一部を変更した例を示している。図４に示す例では、モータ軸１５とリダクションドライブギヤ１７とが別部材として構成されており、リダクションドライブギヤ１７はモータ軸１５のうち第１収容部１８側の端部にスプライン嵌合させられている。リダクションドライブギヤ１７の一方の端部は、モータ軸１５に形成された外径が変化している段差部に突き当てられるとともに、他方の端部に軸受２６のインナーレースが突き当てられ、これら段差部と軸受２６とによって軸線方向に対して固定されている。また、これらモータ軸１５とリダクションドライブギヤ１７との間にフリクションダンパ４１が嵌め込まれている。フリクションダンパ４１はモータ軸１５とリダクションドライブギヤ１７との間に圧入されている円筒状の部材であって、モータ軸１５とリダクションドライブギヤ１７とに対して摩擦接触することにより、これらモータ軸１５とリダクションドライブギヤ１７との相対回転およびそれに伴ういわゆるガタ打ち音を抑制するようになっている。

なお、図４に示す構成では、ロータ１６の軸線方向での位置を決めるフランジ部２７が、モータ軸１５のうちリヤカバー２４側に形成され、これとは反対側にストッパ２８が取り付けられている。図４に示す他の構成は、上述した図３に示す構成と同様であるから、図４に図３に付した符号と同様の符号を付してその説明を省略する。

したがって、図４に示す構成によれば、図３に示す構成と同様の作用・効果を得ることができ、これに加えて、リダクションドライブギヤ１７がモータ軸１５と別部品であることにより、リダクションドライブギヤ１７の切削や研磨などの加工および熱処理が容易になる。

図５は、ロータ１６をロータ軸４２と一体化するとともに、ロータ軸４２をモータ軸１５に嵌合させた例である。図５に示す構成では、ロータ１６は中空軸であるロータ軸４２を有しており、そのロータ軸４２に前述したフランジ部２７が形成され、そのフランジ部２７と対向するストッパ２８をロータ軸４２に取り付けることにより、ロータ１６がフランジ部２７とストッパ２８とによって挟み付けられてロータ軸４２に固定されている。

ロータ軸４２は、モータ軸１５のうち第２収容部１９の内部に位置する部分にスプライン嵌合されている。そのモータ軸１５には、外径が大きくなっている段差部４３が形成されており、ロータ軸４２は、モータ軸１５に対して図５の左側（リヤカバー２４側）から挿入されて段差部４３に突き当てられている。また、ロータ軸４２のリヤカバー２４側の端部は軸受２５のインナーレースに突き当てられており、したがってロータ軸４２はこれら段差部４３と軸受２５とによって軸線方向に対して固定されている。さらに、モータ軸１５とロータ軸４２との間にフリクションダンパ４１が配置されている。図５に示す他の構成は、上述した図３に示す構成と同様であるから、図４に図３に付した符号と同様の符号を付してその説明を省略する。

図５に示す構成であれば、図３に示す構成による作用・効果と同様の作用・効果を得ることができ、それに加えて、第２モータ・ジェネレータ３の構成部材にモータ軸１５が含まれないから、第２モータ・ジェネレータ３の製造や、組み付け前の取り扱いが容易になる。

図６に示す例は、ロータ１６およびリダクションドライブギヤ１７の両方をモータ軸１５とは別部材として構成した例である。すなわち、上述した図５に示す構成のうちリダクションドライブギヤ１７は前述した図３に示すようにモータ軸１５とは別部材とされ、モータ軸１５にスプライン嵌合されている。したがって、リダクションドライブギヤ１７とモータ軸１５の組み付け構造は、図３を参照して説明した構造と同様になっており、その他の構成は図５に示す構成と同様である。さらに、図７に示す例は、上記の図６に示す構成のうち、フリクションダンパ４１をモータ軸１５とリダクションドライブギヤ１７との間に配置した例である。したがって、図７に示す他の構成は図６に示す構成と同様である。これら図６に示す構成、あるいは図７に示す構成のいずれであっても、前述した図５に示す構成の場合と同様の作用・効果を得ることができる。

１…エンジン、 ２，３…モータ、 ９…カウンタ軸、 １０…カウンタドリブンギヤ、 １１…デフドライブギヤ、 １２…デファレンシャルギヤ、 １３…リングギヤ、 １４…駆動輪、 １５…モータ軸、 １６…ロータ、 １７…リダクションドライブギヤ、 １８…第１収容部、 １９…第２収容部、 ２１…ハウジング、 ２２…ケース、 ２３…隔壁部、 ２４…リヤカバー、 ２５，２６…軸受、 ３１…ボス部（円筒部）、 ３２…貫通部、 ３３…円筒部、 ３４…開口部、 ３５…挿入孔、 ３６…開口孔、 ４２…ロータ軸。

Claims (1)

1. ケースと前記ケースを閉じるカバーとによって形成された収容部に電動機が収容され、前記ケースに一体に形成されている隔壁部を挟んで前記収容部とは反対側に前記電動機のトルクを増大させて駆動輪に向けて伝達する減速機構が設けられ、前記電動機はロータを有するとともに前記減速機構は前記ロータと一体になって回転するリダクションドライブギヤを有するハイブリッド車両における前記ロータおよび前記リダクションドライブギヤを回転可能に支持するハイブリッド車両の軸支持構造において、
   前記収容部から前記隔壁部を貫通して前記減速機構側に延びている回転軸を有し、
   前記回転軸のうち前記収容部内にある部分に前記ロータが一体化され、
   前記回転軸のうち前記減速機構側に延びている部分に前記リダクションドライブギヤが一体化され、
   前記回転軸の前記収容部側の端部が前記カバーに取り付けられている軸受によって回転可能に支持され、
   前記回転軸の前記減速機構側に延びている部分を包囲し、かつ前記隔壁部とは別部材の円筒部が、前記隔壁部に取り付けられ、
   前記回転軸と同一軸線上に配置されて前記回転軸の前記減速機構側の端部を支持する他の軸受が前記円筒部に取り付けられている
   ことを特徴とするハイブリッド車両の軸支持構造。

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