JP6736983B2 - 駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動装置に関するものである。

従来の駆動装置は、内部に第１および第２収容部とを規定し、エンジンケースに接続される収容ケースと、環状の第１ステータを含み、第１収容ケース内に固定された第１回転電機と、環状の第２ステータを含み、第２収容ケース内に固定された第２回転電機とを備えている。第１収容ケースはエンジンケースに接続されており、第２収容ケースは第１収容ケースに対してエンジンケースと反対側の位置に形成されている。第１収容部の内表面のうち、エンジンケース側に位置する部分に、段差が形成されており、この段差に第１回転電機のステータが固定されている。第２収容部の内表面のうち、エンジンケース側に位置する部分に、段差が形成されており、この段差に第２回転電機のステータが固定されている（特許文献１）。

特開２００９−１４９１１４号公報

しかしながら、第２回転電動機の振動を十分に抑制できないという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、各電動機の振動を抑制できる駆動装置を提供することである。

本発明は、変速機に駆動機と発電機をそれぞれ締結し、駆動機の第１筐体と発電機の第２筐体との間を結合部材で結合する。結合部材は、各回転軸に沿う方向で変速機と反対側に位置する筐体の外壁に締結されている。また、結合部材は、回転軸に沿う方向からみたときに、所定の範囲内に配置されている。当該所定の範囲は、第１接線と第２接線との間の範囲であり、かつ、第１直線と第２直線との間の範囲である。第１接線は、駆動機の回転軸の軸上の第１点を中心とした第１円の接点と発電機の回転軸の軸上の第２点を中心とした第２円の接点とを通る。第２接線は当該第１円の接点と当該第２円の接点とを通る。第１直線及び第２直線は、第１円の中心点と第２円の中心点とを結ぶ線を垂線とする。

本発明によれば、発電機及び駆動機の振動を抑制できるという効果を奏する。

図１は、本実施形態に係る駆動装置の斜視図である。 図２は、発電機、駆動機及び結合部材の正面図である。 図３は、発電機、駆動機及び結合部材の平面図である。 図４は、結合部材の斜視図である。 図５は、結合部材の斜視図である。 図６は、発電機、駆動機及び結合部材の正面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

《第１実施形態》
本実施形態に係る駆動装置を説明する。図１は駆動装置の斜視図である。図２は発電機、駆動機及び結合部材の正面図である。図３は発電機、駆動機及び結合部材の平面図である。本実施形態に係る駆動装置は、エンジンの駆動力を用いて発電機で発電する発電機能と、バッテリ等の電力を用いて駆動機を動かす動力機能を有している。駆動装置は車両に搭載される。

駆動装置１は、変速機１０と、発電機２０と、駆動機３０と、結合部材４０とを備えている。駆動装置１は、エンジンに締結されている。変速機１０は、動力源であるエンジン（図示しない）の回転方向を変えて発電機２０の回転軸に動力を伝達する機構を有している。変速機１０はエンジンのクランク軸と、発電機２０の回転軸にそれぞれ連結している。変速機１０は、ギアボックス等を覆う筐体１１を有している。筐体１１は、ボルト等でエンジンケースに締結されている。また、変速機１０は、駆動機３０の回転による動力をドライブシャフトに伝達する機構も有している。変速機１０は、駆動機３０の回転軸とドライブシャフトにそれぞれ連結している。

発電機２０は、ロータ、ステータ等を収容する筐体２１を有している。発電機２０は、変速機１０を介して入力されるエンジンの動力によってロータを回転させることで、電力を発生する。発電機２０は、図示しないバッテリと電気的に接続されている。発電機２０で発電した電力はバッテリに出力される。これによりバッテリが充電される。

発電機２０に含まれるロータは、回転軸を中心に回転する。ステータは、ロータの側面との間で隙間を空けつつ、ロータの側面を覆い、筐体３１の内壁に設置されている。ロータ回転軸はｘ軸と平行になるように、筐体２１内に支持されている。

筐体２１は、回転軸を中心とした円筒の形状に形成されつつ、発電機２０の構成に応じて、円筒の側壁部分を変形させた形状に形成されている。筐体２１は金属製のケースである。

筐体２１の側壁の一部である湾曲部２２は、ロータの回転軸を中心として湾曲させた形状になっている。湾曲部２２は、ロータの回転軌道に沿って湾曲している。湾曲部２２の半径は、ロータ回転軸に対して垂直方向（径方向）にむかって、ロータ回転軸から筐体２１の外壁までの長さに相当する。筐体２１は、ボルト等により変速機１０の筐体１１に締結されている。

発電機２０の底面（ｙｚ面に沿う面）が、変速機１０側を臨むように、発電機２０が変速機１０に締結されている。発電機２０の湾曲部２２は、変速機１０と発電機２０との締結面２３から、ロータ回転軸に沿う方向（ｘ軸方向）に延在している。締結面２３は、発電機２０の底面に相当する。筐体２１の天面に相当する外壁２４は、筐体２１の側壁に対して変速機１０と反対側に設けられている。

駆動機３０は、ロータ、ステータ等を収容する筐体３１を有している。駆動機３０は、インバータ（図示しない）から入力される交流電力によりロータが回転することで、動力を発生する。駆動機３０は、インバータを介してバッテリに電気的に接続されている。ロータの回転は、変速機１０を介して、ドライブシャフトに伝達する。

駆動機３０は、発電機２０と同様に、ロータ、ステータ等を有している。ステータは、筐体３１の内壁に沿うように設けられている。ステータの内部には、ロータが配置されている。ロータの回転軸はｘ軸と平行になるように、筐体３１内に支持されている。すなわち、発電機２０の回転軸に沿う方向と、駆動機３０の回転軸に沿う方向は、ともにｘ軸方向であり、それぞれの回転軸は平行に並んでいる。

筐体３１は、回転軸を中心とした円筒の形状に形成されつつ、駆動機３０の構成に応じて、円筒の側壁部分を変形させた形状に形成されている。筐体３１は金属製のケースである。

筐体３１の側壁の一部である湾曲部３２は、ロータの回転軸を中心として湾曲させた形状になっている。湾曲部３２は、ロータの回転軌道に沿って湾曲している。湾曲部３２の半径は、ロータ回転軸に対して垂直方向（径方向）にむかって、ロータ回転軸から筐体３１の側壁までの長さに相当する。筐体３１は、ボルト等により変速機１０の筐体１１に締結されている。駆動機３０の出力は、発電機２０の出力よりも大きく、駆動機３０の外形は発電機２０よりも大きい。すなわち、筐体２１のｘ軸に沿う方向の長さは、筐体３１のｘ軸に沿う方向の長さより短く、湾曲部２２の半径は湾曲部３２の半径より短い。

駆動機３０の底面（ｙｚ面に沿う面）が、変速機１０側を臨むように、駆動機３０が変速機１０に締結されている。駆動機３０の湾曲部３２は、変速機１０と駆動機３０との締結面３３から、ロータ回転軸に沿う方向（ｘ軸方向）に延在している。締結面３３は、駆動機３０の底面に相当する。筐体３１の天面に相当する外壁３４は、筐体３１の側壁に対して変速機１０と反対側に設けられている。

発電機２０及び駆動機３０は、筐体２１の側壁と筐体３１の側壁との間で隙間Ｄが空くように、締結面２３、３３上に並んで配置されている。

結合部材４０は、筐体２１と筐体３１との間を結合する部材である。結合部材４０は、金属により形成されている。結合部材４０は、筐体２１の外壁２４に締結され、筐体３１の外壁３４に締結されている。結合部材４０は、ｘ軸方向で、筐体２１、３１の側壁に対して変速機１０と反対側の位置で、それぞれの筐体の２１、３１の外壁に締結されている。結合部材４０は、ボルト５１を通すための孔４１と、ボルト５２を通すための孔４２をそれぞれ有している。ボルト５１は、結合部材４０と筐体２１を締結している。ボルト５２は、結合部材４０と筐体３１を締結している。

図４及び図５を用いて、結合部材４０の構造を説明する。図４は結合部材４０を正面からみたときの斜視図である。図５は結合部材４０を裏面からみたときの斜視図である。

結合部材４０は、板状の部材４３〜４６を有している。部材４３〜４５は矩形状に形成されている。三角柱を形成する６面のうち、部材４３は１つの底面に相当し、部材４４、４５は２つの側面に相当する。部材４３には、ボルト５１を通すための貫通孔として、２つの孔４１があけられている。孔４１の中心軸（円柱の上下面の各中心点を通る軸）はｚ軸方向である。部材４６は、部材４５の長辺部分から、部材４５の主面（ｙｚ面）の法線方向に延在している。部材４６には、ボルト５２を通すための貫通孔として、２つの孔４２があけられている。孔４２の中心軸はｙ軸方向である。部材４３〜４６は一体化されている。孔４１の中心軸と孔４２の中心軸はねじれの関係にある。なお、本実施形態において、孔４１、４２の位置及び孔４１、４２の中心軸の方向は、筐体２１、３１の形状に合わせて変更されてもよく、少なくとも孔４１の中心軸と孔４２の中心軸が互いに異なる方向であればよい。

図１〜図３に示すように、ボルト５１は、ボルト５１の中心軸の方向をｚ軸方向
としつつ、結合部材４０と筐体２１とを締結している。また、ボルト５２は、ボルト５１の中心軸の方向をｙ軸方向としつつ、結合部材４０と筐体３１とを締結している。すなわち、ボルト５１の中心軸の方向とボルト５２の中心軸の方向は互いに異なっており、ボルト５１の中心軸とボルト５２の中心軸はねじれの関係になっている。

次に、図６を用いて、結合部材４０の締結位置について説明する。図６は、発電機２０、駆動機３０、及び結合部材４０の正面図である。ただし、説明のために、発電機２０、駆動機３０、及び結合部材４０を点線で図示している。

図６において、点Ｏ_１は発電機２０のロータ回転軸の軸心である。点Ｏ_２は駆動機３０のロータ回転軸の軸心である。円Ｃ_１は、点Ｏ_１を中心としつつ、ロータ回転軸と筐体２１の側壁との間の距離を半径とする円である。ロータ回転軸と筐体２１の側壁との間の距離は、ロータ回転軸に対して垂直方向で、ロータ回転軸から湾曲部２２までの長さである。円Ｃ_２は、点Ｏ_２を中心としつつ、ロータ回転軸と筐体３１の側壁との間の距離を半径とする円である。ロータ回転軸と筐体３１の側壁との間の距離は、ロータ回転軸に対して垂直方向で、ロータ回転軸から湾曲部３２までの長さである。

結合部材４０は、ｘ軸方向からみたときに、直線Ｌ_１、直線Ｌ_２、直線Ｌ_３、及び直線Ｌ_４で囲われる範囲内に配置されている。直線Ｌ_１、直線Ｌ_２、直線Ｌ_３、及び直線Ｌ_４は、以下のような直線である。
直線Ｌ_１は、円Ｃ_１上の接点Ａ_１と円Ｃ_２上の接点Ａ_４とを通る接線である。
直線Ｌ_２は、円Ｃ_１上の接点Ａ_２と円Ｃ_２上の接点Ａ_３とを通る接線である。
直線Ｌ_３は、点Ｏ_１と点Ｏ_２とを結ぶ線を垂線としつつ、点Ｏ_１を通る直線である。
直線Ｌ_４は、点Ｏ_１と点Ｏ_２とを結ぶ線を垂線としつつ、点Ｏ_２を通る直線である。
なお、直線Ｌ_１は、接点Ａ_１をとる接線であり、かつ、接点Ａ_４をとる接線でもある。同様に、直線Ｌ_１は、接点Ａ_２をとる接線であり、かつ、接点Ａ_３をとる接線でもある。

また、結合部材４０と筐体２１の外壁とを結合する締結点をＢ_１とし、結合部材４０と筐体３１の外壁とを結合する締結点をＢ_２とする。締結点Ｂ_１はボルト５１と孔４１との接触部分における、任意の１つの接触点である。締結点Ｂ_２はボルト５２と孔４２との接触部分における、任意の１つの接触点である。締結点Ｂ_１及び締結点Ｂ_２が以下の（Ａ）〜（Ｃ）の条件を満たすように、結合部材４０が筐体２１、３１の外壁に締結されている。
（Ａ）締結点Ｂ_１は円Ｃ_１上に位置し、締結点Ｂ_２は円Ｃ_２上に位置する。
（Ｂ）締結点Ｂ_２は点Ｏ_１と点Ｏ_２とを結ぶ線と円Ｃ_２との交点である。
（Ｃ）締結点Ｂ_１は、円Ｃ_１の接線のうち締結点Ｂ_２を通る接線Ｌ_５の接点である。

ここで、発電機２０及び駆動機３０の振動について説明する。図１〜図３に示すように、本実施形態に係る駆動装置は、発電機２０と駆動機３０を変速機１０に連結しつつ、発電機２０と駆動機３０との間で所定の隙間を空けた状態で近接させている。そのため、発電機２０と駆動機３０との間を結合部材４０で結合しない場合には、各電動機の曲がり、ねじれにより振動が大きくなる。さらに、２つの振動源が近接することで、共振が発生し易い。さらに、車両の駆動システム上、発電機２０と駆動機３０との出力差がある場合には、発電機２０及び駆動機３０は異なる外径となるため、振動のメカニズムがより複雑になる。このような振動によってモード変形が駆動装置に生じた場合には、振動が、車体とエンジンとを締結しているトルクロッド等を通じて、車室内に伝わる。特に、モード変形による振動の共振点の周波数が車室内で響く音の帯域に含まれる場合には、振動が乗員の快適性に大きな影響を及ぼすため、駆動装置の振動を抑制することが望まれる。

図２に示すように、筐体２１の側壁と筐体３１の側壁は、隙間Ｄを空けつつ、締結面２３、３３からｘ軸の正方向に延在している。発電機２０が振動する場合に、発電機２０は、締結面２３を支点として振動する。そのため、筐体２１の側壁に対して変速機１０と反対側に位置する、筐体２１の外壁２４の変位が大きくなる。同様に、駆動機３０が振動する場合には、筐体３１の外壁３４の変位が大きくなる。そのため、本実施形態に係る駆動装置１は、筐体２１の外壁２４と筐体３１の外壁３４との間を結合部材４０で結合する。

また、結合部材４０を外壁２４、３４に締結する際には、結合部材４０を、ｘ軸方向からみて、直線Ｌ_１、直線Ｌ_２、直線Ｌ_３、及び直線Ｌ_４で囲われる範囲内に配置する。上記のとおり、発電機２０及び駆動機３０の振動のメカニズムは複雑なため、結合部材４０を配置する位置によって、振動の抑制効果は変わってくる。本実施形態では、より効率よく振動を抑制するために、結合部材４０の位置を規定している。これにより、電動機の曲げ、電動機のねじれ、及び共振を抑制することができる。

また本実施形態では、締結点Ｂ_１及び締結点Ｂ_２が上記（Ａ）〜（Ｃ）の条件を満たすように、結合部材４０が配置されている。これにより、結合部材４０の軽量化を図りつつ、振動を抑制できる。

また本実施形態では、ボルト５１の中心軸の方向とボルト５２の中心軸の方向が互いに異なっている。結合部材４０は公差によるばらつきがある。そのため、全てのボルトの中心軸の方向が全て同一方向の状態で、結合部材４０と筐体２１、３１が締結すると、結合部材４０の公差による大きな隙間が締結面に残ってしまう。本実施形態では、ボルト５１とボルト５２の中心軸の方向が異なるため、結合部材４０の公差による隙間を抑制できる。その結果として、発電機２０、駆動機３０及び結合部材４０で発生する応力を低減できる。

また本実施形態では、筐体２１のｘ軸方向の長さが筐体３１のｘ軸方向の長さより短く、筐体２１の外径が筐体３１の外径よりも小さい。これにより、発電機２０の共振周波数と駆動機３０の共振周波数とをずらすことができる。

なお、本実施形態の変形例として、締結点Ｂ_１及び締結点Ｂ_２が以下の（Ｄ）〜（Ｆ）の条件を満たすように、結合部材４０が筐体２１、３１の外壁に締結されてもよい。
（Ｄ）締結点Ｂ_１は円Ｃ_１上に位置し、締結点Ｂ_２は円Ｃ_２上に位置する。
（Ｅ）締結点Ｂ_１は点Ｏ_１と点Ｏ_２とを結ぶ線と円Ｃ_１との交点である。
（Ｆ）締結点Ｂ_２は、円Ｃ_２の接線のうち、締結点Ｂ_１を通る接線Ｌ_５の接点である。
これにより、結合部材４０の軽量化を図りつつ、振動を抑制できる。

１…駆動装置
１０…変速機
２０…発電機
２１…筐体
２２…湾曲部
２３…締結面
２４…外壁
３０…駆動機
３１…筐体
３２…湾曲部
３３…締結面
３４…外壁
４０…結合部材
５１…ボルト
５２…ボルト

Claims (5)

1. 変速機に締結され、第１筐体を有する発電機と、
   前記変速機に締結され、第２筐体を有する駆動機と、
   前記第１筐体と前記第２筐体との間を結合する結合部材とを備え、
   前記発電機の第１回転軸と前記駆動機の第２回転軸は平行に並んでおり、
   前記結合部材は、前記第１回転軸に沿う方向で前記変速機とは反対側に位置する前記第１筐体の外壁と、前記第２回転軸に沿う方向で前記変速機とは反対側に位置する前記第２筐体の外壁とにそれぞれ締結されており、かつ、前記第１回転軸に沿う方向からみたときに所定の範囲内に配置されており、
   前記所定の範囲は、第１円上の接点と第２円上の接点とを通る第１接線と、前記第１円上の接点と前記第２円上の接点とを結ぶ第２接線と間の範囲であり、かつ、前記第１円の第１中心点を通る第１直線と前記第２円の第２中心点を通る第２直線との間の範囲であり、前記第１円は、前記第１回転軸に対して垂直方向に、前記第１回転軸から前記第１筐体の側壁までの長さを半径とし、
   前記第２円は、前記第２回転軸に対して垂直方向に、前記第２回転軸から前記第２筐体の側壁までの長さを半径とし、
   前記第１直線及び前記第２直線は、前記第１中心点と前記第２中心点との間を結ぶ線を垂線とする
   駆動装置。
2. 前記結合部材と前記第１筐体の外壁とを締結する第１締結点は、前記第１回転軸に沿う方向からみたとき、前記第１円上に位置し、
   前記結合部材と前記第２筐体の外壁とを締結する第２締結点は、前記第２回転軸に沿う方向からみたとき、前記第２円上に位置し、
   前記第１締結点は、前記垂線と前記第１円との交点に位置し、
   前記第２締結点は、前記第２円の接線のうち前記第１締結点を通る接線の接点である
   請求項１記載の駆動装置。
3. 前記結合部材と前記第１筐体の外壁とを締結する第１締結点は、前記第１回転軸に沿う方向からみたとき、前記第１円上に位置し、
   前記結合部材と前記第２筐体の外壁とを締結する第２締結点は、前記第２回転軸に沿う方向からみたとき、前記第２円上に位置し、
   前記第２締結点は、前記垂線と前記第２円との交点に位置し、
   前記第１締結点は、前記第１円の接線のうち前記第２締結点を通る接線の接点である
   請求項１記載の駆動装置。
4. 前記結合部材と前記第１筐体の外壁とを締結する第１ボルトと、
   前記結合部材と前記第２筐体の外壁とを締結する第２ボルトとを備え、
   前記第１ボルトの中心軸の方向と前記第２ボルトの中心軸の方向が互いに異なる
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の駆動装置。
5. 前記第１筐体の、前記第１回転軸に沿う方向の長さは、前記第２筐体の、前記第２回転軸に沿う方向の長さより短く、
   前記第１円の半径は前記第２円の半径より短い
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の駆動装置。
   

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