JP6659506B2 - ハイブリッド動力装置の出力軸の加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド動力装置の出力軸の加工方法、特に中空軸の内壁面の加工に関する。

車両駆動用の原動機として内燃機関と電動機を備えたハイブリッド動力装置が知られている。ハイブリッド動力装置は、変速機と共に用いられる場合がある。下記特許文献１には、エンジン（８）、第１電動機（ＭＧ１）、第２電動機（ＭＧ２）を備えたハイブリッド動力装置と、ハイブリッド動力装置の出力を駆動輪に伝達する多段式の自動変速機（２４）が示されている。ハイブリッド動力装置の出力軸である第２電動機（ＭＧ２）のロータ軸（２８）が自動変速機（２４）の入力軸（伝達部材２２）と結合している。出力軸（ロータ軸２８）は中空軸であり、その中空部に入力軸（２２）が挿入され、スプライン結合されている。

国際公開第２０１３／０８０３１１号

中空軸にもう一つの軸を挿入してスプライン結合された軸同士は、スプラインの周方向のがたのために相対回転し、歯打ち音が発生する場合がある。歯打ち音を抑えるために、軸間の径方向の隙間にトレランスリングを挿入し、トレランスリングによって摩擦を与えて軸同士の相対回転を抑制することが考えられる。

しかし、トレランスリングが装着された軸を中空軸に挿入する際、中空軸の内壁面にバリが存在するとトレランスリングがバリに引っ掛かり、挿入時の荷重が大きくなる場合がある。また、トレランスリングが損傷する場合がある。

本発明は、トレランスリングが装着された軸が挿入される中空軸の内壁面におけるバリの発生を抑えることを目的とする。

本発明に係るハイブリッド動力装置の出力軸の加工方法は、出力軸の中空部の、変速機入力軸を受け入れる受入端部を面取りし、受入端部に、仕上げ寸法の中空部の円筒内壁面に交差するテーパ角４〜７°のテーパ面を形成し、中空部の円筒内壁面の内径を仕上げ寸法に加工してトレランスリングの接触面を形成する方法である。

テーパ面と、仕上げ寸法の円筒内壁面の交差する角度が４〜７°となり、円筒内壁面の仕上げ加工時に切削屑が脱落しやすくなり、バリの発生が抑制される。

本発明によれば、トレランスリングが挿入される中空軸内壁面のバリの発生を抑えることができる。

ハイブリッド動力装置と変速機の概略構成を示す模式図である。 ロータ軸と変速機の入力軸を示す図である。 トレランスリングを示す図である。 ロータ軸の受入端部の拡大図である。 ロータ軸の受入端部におけるバリの発生についての説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。図１は、動力装置１０および変速機１２の概略構成を示す模式図である。動力装置１０は、車両駆動用の原動機として内燃機関１４と、第１電動機１６と、第２電動機１８を備えるハイブリッド動力装置である。３機の原動機１４，１６，１８は、第１遊星歯車機構２０の３要素（サン、キャリア、リング）に各々接続される。この動力装置１０においては、内燃機関１４のクランク軸２２がキャリアＣＡ１に、第１電動機１６のロータ軸２４がサンギアＳ１に、第２電動機１８のロータ軸２６がリングギアＲ１に結合されている。サンギアＳ１とリングギアＲ１は、キャリアＣＡ１に回転可能に支持されるプラネタリギアＰ１と噛み合っている。

変速機１２は、第２電動機のロータ軸２６と結合する入力軸２８を有する。ロータ軸２６は、動力装置１０の動力を変速機１２に出力する出力軸として機能する。変速機１２は、第２遊星歯車機構３０、第３遊星歯車機構３２および第４遊星歯車機構３４を備えている。第２遊星歯車機構３０は、サンギアＳ２、キャリアＣＡ２およびリングギアＲ２を備え、サンギアＳ２およびリングギアＲ２は、キャリアＣＡ２に回転可能に支持されるプラネタリギアＰ２と噛み合っている。第３遊星歯車機構３２は、サンギアＳ３、キャリアＣＡ３およびリングギアＲ３を備え、サンギアＳ３およびリングギアＲ３は、キャリアＣＡ３に回転可能に支持されるプラネタリギアＰ３と噛み合っている。第４遊星歯車機構３４は、サンギアＳ４、キャリアＣＡ４およびリングギアＲ４を備え、サンギアＳ４およびリングギアＲ４は、キャリアＣＡ４に回転可能に支持されるプラネタリギアＰ４と噛み合っている。第２遊星歯車機構３０のリングギアＲ２と第３および第４遊星歯車機構３２，３４のキャリアＣＡ３，ＣＡ４とが結合されており、一体となって回転する。

変速機１２は、入力軸２８と、第３遊星歯車機構３２のリングギアＲ３および第４遊星歯車機構３４のサンギアＳ４とを選択的に結合する第１クラッチＣ１を備える。さらに、変速機１２は、入力軸２８と、第２および第３遊星歯車機構３０，３２のサンギアＳ２，Ｓ３とを選択的に結合する第２クラッチＣ２を有する。さらに、変速機１２は、第２および第３遊星歯車機構３０，３２のサンギアＳ２，Ｓ３の回転を選択的に拘束する第１ブレーキＢ１を備える。さらにまた、第２遊星歯車機構３０のキャリアＣＡ２の回転を選択的に拘束する第２ブレーキＢ２と、第４遊星歯車機構３４のリングギアＲ４の回転を選択的に拘束する第３ブレーキＢ３を備える。

第４遊星歯車機構３４のキャリアＣＡ４は推進軸、差動装置および左右の駆動軸を介して左右の駆動輪３７に接続される。

変速機１２は、第１，第２クラッチＣ１，Ｃ２および第１〜第３ブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３を選択的に係合、解放することにより、複数の変速比を実現することができる。

図２は、第２電動機１８のロータ軸２６と変速機１２の入力軸２８の要部を示す拡大図である。ロータ軸２６は中空軸であり、中空部に入力軸２８を受け入れている。ロータ軸２６は、図２において右端から入力軸２８を受け入れており、入力軸２８を受け入れる端部を以降「受入端部３６」と記す。ロータ軸２６の中空部の内壁面の所定位置に内径スプライン３８が形成され、一方、入力軸２８にも所定位置に外径スプライン４０が形成されている。内径スプライン３８と外径スプライン４０が噛み合いロータ軸２６と入力軸２８がスプライン結合する。内径スプライン３８と外径スプライン４０には、周方向にクリアランスがあり、これががたとなる。がたの分、ロータ軸２６と入力軸２８が相対回転する可能性がある。この相対回転を抑制するために、ロータ軸２６の受入端部３６の内壁面に対向するように、トレランスリング４２が配置されている。トレランスリング４２は、径方向においてロータ軸２６と入力軸２８の間に、両者に接触するように配置される。

図３は、トレランスリング４２を単体で示す図である。トレランスリング４２は、例えばばね鋼などの弾性材料からなり、全体として周方向の１箇所が開いた環形状（以下、開環形状と記す。）を有している。トレランスリング４２は、長尺の平板を丸めた形状を有する基部４４と、基部４４から径方向外向きに突出、または膨出する複数の膨出部４６を有する。複数の膨出部４６は、周方向に互いに間隔をあけて全周にわたって配列されている。トレランスリング４２は１枚の板材から構成され、膨出部４６の径方向内側は、膨出した外側とは逆に窪んだ形状となっている。

図２に戻り、トレランスリング４２とロータ軸２６および入力軸２８の関係について説明する。入力軸２８の外周面には周方向に延びる収容溝４８が設けられ、この収容溝４８内にトレランスリング４２が収容される。トレランスリング４２の膨出部４６の頂部は、ロータ軸２６の内径に接触している。ロータ軸２６の内壁面のトレランスリング４２が接触する部分を接触面５０と記す。

ロータ軸２６に入力軸２８を挿入する際、トレランスリング４２は入力軸２８に予め装着されている。トレランスリング４２は開環形状であり、弾性を利用して若干開いた状態とされ、入力軸２８を環形状の内側に受け入れ、収容溝４８位置に合わせられる。そして、弾性によって環が小さくなることによりトレランスリング４２が収容溝４８に収容され、入力軸２８に装着される。収容溝４８に収容された状態において、トレランスリング４２の膨出部４６は、収容溝４８に隣接する入力軸２８の部分の外径よりも突出している。トレランスリング４２を装着した状態で入力軸２８をロータ軸２６に挿入するとき、トレランスリング４２の膨出部４６がロータ軸２６の内壁面によりつぶされ変形する。この変形の反力がトレランスリング４２とロータ軸２６の接触面５０および入力軸２８の収容溝４８とに作用し、ロータ軸２６と入力軸２８が相対回転するときに摩擦が発生する。これにより、ロータ軸２６と入力軸２８が相対回転が抑制され、歯打ち音が抑えられる。

図４は、ロータ軸２６の受入端部３６を示す拡大図であり、（ａ）は受入端部３６全体を示し、（ｂ）は仕上げ加工前の受入端部の詳細形状を示す。ロータ軸２６の軸端面５２と円筒内壁面５４との境界にはトレランスリング４２を導入するための導入面５６が設けられている。

ロータ軸２６の接触面５０は、トレランスリング４２との接触面積を確保するため、平滑であることが必要である。このため、仕上げ加工として砥石による研削が行われる。仕上げ加工前の導入面５６の形状によっては、仕上げ加工後にバリが残る場合がある。

図５は、バリの発生を説明する図である。（ａ）は、バリが生じやすい導入面５８の仕上げ加工前の形状を示す図である。軸端面５２から３０°の角面取部６０、続いて半径２ｍｍの丸面取部６２、仕上げ加工前の円筒内壁面６４（以下、仕上げ前内壁面６４と記す。）が形成されている。一点鎖線が仕上げ加工後の円筒内壁面５４（以下、仕上げ後内壁面５４と記す。）を示している。仕上げ後内壁面５４は、丸面取部６２または角面取部６０と交差しており、その交差角は大きい。このため、仕上げ加工後、仕上げ後内壁面５４を延長した方向にバリ６６が残る場合がある。入力軸２８をロータ軸２６に挿入する際、トレランスリング４２がバリ６６に引っ掛かると、挿入荷重が大きくなる。この場合、挿入荷重により組み付け工程の監視を行っている場合、異常判定がなされる。また、バリ６６がトレランスリング４２、特にその膨出部４６の頂部に傷を付ける場合もある。

バリ６６の発生を抑えるために、仕上げ加工前において、本実施形態のロータ軸２６では、受入端部３６の導入面５６は、図４の（ｂ）に示す形状を有する。軸端面５２から３０°の角面取部６８、半径２ｍｍの丸面取部７０が形成されており、さらに丸面取部７０に滑らかにつながるようにテーパ角４〜７°のテーパ面７２が形成されている。テーパ面７２は、仕上げ前内壁面６４に達し、また仕上げ後内壁面５４に交差するよう形成される。テーパ面７２と仕上げ後内壁面５４の交差角が４〜７°であると、切削屑が脱落しやすくなり、バリ６６の発生が抑えられる。

ロータ軸２６の受入端部３６の導入面５６の加工工程について説明する。ロータ軸２６は、仕上げ前内壁面６４は、仕上げ加工による加工代を見込んだ内径に形成されている。ロータ軸２６の軸端面５２と仕上げ前内壁面６４が形成する縁に面取りを行う。面取りは、角面取りと、丸面取りを組み合わせることができる。角面取りは、ロータ軸２６の中心軸線、または仕上げ後内壁面５４に対して３０°の角面取りとすることができ、角面取部６８を形成する。丸面取りは、半径２ｍｍの丸面取りとすることができ、丸面取部７０を形成する。さらに、丸面取部７０の面と滑らかに接続するようにテーパ角４〜７°のテーパ面７２を形成する。テーパ面７２は、仕上げ後内壁面５４と交差するように形成される。このように、テーパ面７２が仕上げ後内壁面５４と交差するように、角面取部６８および丸面取部７０の位置が定められている。最後に、円筒内壁面が研削加工されて、仕上げ後内壁面５４が形成される。

入力軸２８には、ロータ軸２６に挿入される前に、予め入力軸２８にトレランスリング４２が装着されている。入力軸２８をロータ軸２６に挿入する過程で、トレランスリング４２の膨出部４６が導入面５６により押され、つぶれるように変形し、トレランスリング４２の外径が仕上げ後内壁面５４の内径まで縮径される。さらに、入力軸２８を挿入して、スプラインを噛み合わせる。

１０ 動力装置、１２ 変速機、１４ 内燃機関、１６ 第１電動機、１８ 第２電動機、２０ 第１遊星歯車機構、２２ クランク軸、２４ ロータ軸、２６ ロータ軸（出力軸）、２８ 入力軸、３０ 第２遊星歯車機構、３２ 第３遊星歯車機構、３４ 第４遊星歯車機構、３６ 受入端部、３８ 内径スプライン、４０ 外径スプライン、４２ トレランスリング、４４ 基部、４６ 膨出部、４８ 収容溝、５０ 接触面、５２ 軸端面、５４ 仕上げ後内壁面（円筒内壁面）、５６ 導入面、５８ バリが生じやすい導入面、６０ 角面取部、６２ 丸面取部、６４ 仕上げ前内壁面（円筒内壁面）、６６ バリ、６８ 角面取部、７０ 丸面取部、７２ テーパ面。

Claims (1)

1. トレランスリングが装着された変速機入力軸を受け入れる中空部を有する、ハイブリッド動力装置の出力軸の加工方法であって、
   出力軸の中空部の、変速機入力軸を受け入れる受入端部を面取りし、
   受入端部に、仕上げ寸法の中空部の円筒内壁面に交差するテーパ角４〜７°のテーパ面を形成し、
   中空部の円筒内壁面の内径を仕上げ寸法に加工し、トレランスリングの接触面を形成する、
   ハイブリッド動力装置の出力軸の加工方法。

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