JP2009207212A - モータ/ジェネレータおよびその組み立て方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ロータ5cをステータ5bに向け接近させるための治具16をハウジング5aに取着し、軸4の後端をステータ5bと同心となるよう治具16に取り付ける。治具16によりロータ5cを(a)に示す位置からステータ5bに接近させると、ロータ5cはステータ内周に突設した心出しガイド部11により心出しされた状態でステータ5b内に挿入される。挿入中、心出しガイド部11はロータ5cをステータ5bに対し心出しガイドし続ける。ロータ5cが(d)に示すごとく心出しガイド部11を通過したところでロータ5cの変位を終了させ、内周フランジ5d上にベアリングサポート14を取着し、治具16をハウジング5aから取り外す。かかる組み立て過程で軸4の前端が(c),(d)のごとく変速機入力軸3aに回転係合関係に嵌合される。
【選択図】図2
Description
組み立て性を改善したモータ/ジェネレータ、および、その組み立て方法に関するものである。
ロータ挿入方向後方におけるロータ軸の後端をステータと同心となるよう心出し保持し、
ロータ軸の反対側前端に延長軸を仮止めしてこれを介しロータ軸前端をステータと同心となるよう心出し保持し、
このロータ軸端心出し状態でロータを環状ステータ内に規定のエアギャップが存在するよう挿入するモータの組み立て技術が開示されている。
つまり、先ず図6(a)に示すように、モータ/ジェネレータのハウジングa内に固設したステータbに対しロータcを同心に保つため、
ロータcと共に回転するモータ/ジェネレータ軸dのロータ挿入方向後端を組み立て治具eによりステータbに対し同心となるよう心出し保持し、
モータ/ジェネレータ軸dの反対側前端(ロータ挿入方向前端)に延長軸fを突き合わせると共にこの延長軸fをハウジングaの軸受(g)用嵌合孔gに挿通して、モータ/ジェネレータ軸dのロータ挿入方向前端をステータbに対し同心となるよう心出し保持する。
この変位(接近)を更に進めて図6(c)に示すごとく、ステータbに対するロータcの挿入を完了する。
このとき図6(c)に示すごとくハウジングaの内周フランジi上に乗った、軸受j用のベアリングサポートkを、ボルトpにより内周フランジi(ハウジングa)に取着し、その後に延長軸fを除去して、モータ/ジェネレータの全ての組み立てを終える。
上記組み立て後のモータ/ジェネレータを、モータ/ジェネレータ軸dが、変速機T/Mのケースmから突出した入力軸nの端部に結合関係に突き合わせ嵌合させ、
この状態でモータ/ジェネレータのハウジングaと変速機ケースmとを相互に結合させることになる。
前記したごとく、モータ/ジェネレータの組み立て完了後にこの延長軸fを除去する手順が不可欠となる。
よって、モータ/ジェネレータをハイブリッド車両に用いるため、モータ/ジェネレータ軸dを変速機入力軸nに結合するに際し、図6(c)に示すごとくロータcをステータb内に挿入し終えたとき、自動的にモータ/ジェネレータ軸dが変速機入力軸nに結合関係に突き合わせ嵌合されるようにすることが不可能である。
この突き合わせ状態でモータ/ジェネレータのハウジングaと変速機ケースmとを相互に結合させる手順に頼らざるを得ず、
モータ/ジェネレータ自身の組み立て性については勿論のこと、これを変速機の入力軸に結合してハイブリッド車両を構築する場合も組み立て性が頗る悪いという問題があった。
モータ/ジェネレータのハウジングaと、変速機ケースmとを結合した時に、ハウジング端壁a-1および変速機ケース端壁m-1が二重壁を構成して、モータ/ジェネレータおよび変速機よりなるハイブリッド駆動ユニットの軸長が増大するという問題や、モータ/ジェネレータのハウジングaと、変速機ケースmとを一体成形することができず、コスト上の不利益を被るという問題も生ずる。
ハウジング内に固設したステータの内周または外周との間に所定のエアギャップを持たせて該ステータに同心にロータを配設してなるモータ/ジェネレータを前提とし、
上記ステータおよびロータを軸線方向へ相対変位させて行うモータ/ジェネレータの組み立て中はロータをステータに対し心出しガイドするが、組み立て後はロータと干渉しない軸線方向位置においてステータから径方向に張り出す心出しガイド部を設けたことを特徴とするものである。
上記のモータ/ジェネレータを組み立てるに際し、
前記ステータおよびロータを軸線方向へ相対変位させる組み立て治具を前記ハウジングに取着し、
前記相対変位中ステータから遠い側におけるロータの軸線方向後端側を前記組み立て治具により前記ステータに対し同心となるよう保持し、
該組み立て治具によりステータおよびロータを相互に接近するよう軸線方向へ相対変位させ、
該接近によるステータおよびロータの相互嵌合中、前記心出しガイド部によりロータをステータに対し心出しガイドし、
ロータがこの心出しガイド部を通過し終えたところで前記組み立て治具による前記ステータおよびロータの軸線方向相対変位を終了することを特徴とするものである。
心出しガイド部が、ステータおよびロータを軸線方向へ相対変位させて行うモータ/ジェネレータの組み立て中、ロータをステータに対し心出しガイドするため、ロータを、ステータの内周または外周との間に所定のエアギャップが存在するようステータと同心の位置に組み立てることができる。
そして、この組み立て後は心出しガイド部がロータと干渉しないため、心出しガイド部の存在によっても、モータ/ジェネレータの作動が阻害されることはない。
従って、モータ/ジェネレータを例えばハイブリッド車両に用いるため、ロータと共に回転するモータ/ジェネレータ軸を変速機入力軸に結合するに際し、ロータおよびステータが所定の組み立て時軸線方向相対位置になったとき、自動的にモータ/ジェネレータ軸が変速機入力軸に結合されるようになし得る。
また同様な理由から、ハイブリッド車両の構築時に、モータ/ジェネレータ軸を回転自在に支持するモータ/ジェネレータのハウジング端壁と、変速機入力軸を回転自在に支持する変速機ケース端壁とを兼用して共通化することができ、
これらモータ/ジェネレータハウジング端壁と、変速機ケース端壁とが二重壁構造になることがなく、モータ/ジェネレータおよび変速機よりなるハイブリッド駆動ユニットの軸長が増大するという問題を解消し得ると共に、モータ/ジェネレータのハウジングと、変速機ケースとを一体成形することが可能で、コスト上の有利さも大いに享受することができる。
ステータおよびロータを軸線方向へ相対変位させる組み立て治具をモータ/ジェネレータのハウジングに取着し、
上記の相対変位中ステータから遠い側におけるロータの軸線方向後端側を上記組み立て治具によりステータに対し同心となるよう保持し、
該組み立て治具によりステータおよびロータを相互に接近するよう軸線方向へ相対変位させ、
該接近によるステータおよびロータの相互嵌合中、前記心出しガイド部によりロータをステータに対し心出しガイドし、
ロータがこの心出しガイド部を通過し終えたところで上記組み立て治具による前記ステータおよびロータの軸線方向相対変位を終了することから、
組み立て後にモータ/ジェネレータから除去する必要のある別部品を何ら用いることなくなく、ロータおよびステータが所定の組み立て時軸線方向相対位置になったとき、自動的に組み立てが完了することとなり、前記した諸々の作用効果を奏することができる。
図1は、本発明の一実施例になるモータ/ジェネレータを含むハイブリッド駆動装置を具えたフロントエンジン・リヤホイールドライブ式ハイブリッド車両のパワートレーンを示し、1はエンジン、2は駆動車輪(後輪)である。
図1に示すハイブリッド車両のパワートレーンにおいては、通常の後輪駆動車と同様にエンジン1の車両前後方向後方に自動変速機3をタンデムに配置し、エンジン1(クランクシャフト1a)からの回転を自動変速機3の入力軸3aへ伝達する軸4に結合してモータ/ジェネレータ5を設ける。
モータ/ジェネレータ5は、ロータ5cの中心に軸4を貫通して結着し、この軸4をモータ/ジェネレータ軸として利用する。
かかるモータ/ジェネレータ5およびエンジン1間、詳しくは、モータ/ジェネレータ軸4とエンジンクランクシャフト1aとの間に第1クラッチ6を介挿し、この第1クラッチ6によりエンジン1およびモータ/ジェネレータ5間を切り離し可能に結合する。
ここで第1クラッチ6は、伝達トルク容量を連続的に変更可能なものとし、例えば、比例ソレノイドでクラッチ作動油流量およびクラッチ作動油圧を連続的に制御して伝達トルク容量を変更可能な湿式多板クラッチで構成する。
自動変速機3は、例えば2003年1月、日産自動車(株)発行「スカイライン新型車(CV35型車)解説書」第C−9頁〜第C−22頁に記載されたと同じものとし、複数の変速摩擦要素(クラッチやブレーキ等)を選択的に締結させたり解放することで、これら変速摩擦要素の締結・解放の組み合わせにより伝動系路(変速段)を決定するものとする。
この出力回転は、ディファレンシャルギヤ装置7により左右後輪2へ分配して伝達され、車両の走行に供される。
但し自動変速機3は、上記したような有段式のものに限られず、無段変速機であってもよいのは言うまでもない。
本実施例においてはこの第2クラッチ8を自動変速機3の前、若しくは、後に追加して新設する構成を採用せず、
この代わりに第2クラッチ8として、自動変速機3内に既存する前記した変速摩擦要素のうち、前進変速段選択用の変速摩擦要素または後退変速段選択用の変速摩擦要素を流用する。
ちなみに、第2クラッチ8として用いる自動変速機3内に既存の前進変速段選択用の変速摩擦要素または後退変速段選択用の変速摩擦要素はもともと、前記した第1クラッチ6と同様、伝達トルク容量を連続的に変更可能なものである。
変速機出力軸3bからの回転はその後、ディファレンシャルギヤ装置8を経て後輪2に至り、車両をモータ/ジェネレータ5のみによって電気走行(EV走行)させることができる。
この状態では、エンジン1からの出力回転、または、エンジン1からの出力回転およびモータ/ジェネレータ5からの出力回転の双方が変速機入力軸3aに達することとなり、自動変速機3が当該入力軸3aへの回転を、選択中の変速段に応じ変速して、変速機出力軸3bより出力する。
変速機出力軸3bからの回転はその後、ディファレンシャルギヤ装置8を経て後輪2に至り、車両をエンジン1およびモータ/ジェネレータ5の双方によってハイブリッド走行(HEV走行)させることができる。
このモータ/ジェネレータを基本的には前記した通り、また図2(d)の組み立て完了図から明らかなように、ハウジング5a内に固設した環状のステータ5bと、このステータ5b内に所定のエアギャップεを持たせて同心に配置したロータ5cと、該ロータ5cの中心に貫通して結着したモータ/ジェネレータ軸4とで構成する。
ただし当該心出しガイド部11は、図2(d)に示す組み立て完了後はロータ5cと干渉しない軸線方向位置、つまり、ステータ5bのロータ挿入開始端近傍においてステータ5bの内周面に突設する。
この組み立てに先立ち図2(a)〜(d)に示すごとく、モータ/ジェネレータ軸4を含むロータ5cと、モータ/ジェネレータ軸4のロータ挿入方向前端に嵌合した前方軸受12およびのロータ挿入方向後端に嵌合した後方軸受13と、後方軸受13を支持するためのベアリングサポート14とを一体ユニットとして予備組み立てしておく。
そして、ロータ挿入方向後方におけるモータ/ジェネレータ軸4の後端がステータ5bと同心となる心出し位置に保持されるよう、該モータ/ジェネレータ軸4の後端を組み立て治具16に取り付ける。
この接近によりロータ5cは、図2(b)に示すごとく心出しガイド部11によりステータ5bに対し心出しされた状態で該ステータ5b内に挿入され、この挿入中、心出しガイド部11は図2(c)にも示すようにロータ5cをステータ5bに対し心出しガイドし続ける。
ロータ5cが図2(d)に示すごとく心出しガイド部11を通過し終えて、ロータ5cの図中下端面がステータ5bの図中下端面と同レベルに達したところで、組み立て治具16によるロータ5cの軸線方向変位を終了させる。
そして、この時ハウジング5aの内周フランジ5d上に乗るベアリングサポート14を、ボルト17などにより当該内周フランジ5dに取着する。
この組み立ての過程でモータ/ジェネレータ軸4のロータ挿入方向前端が図2(c)のごとく変速機入力軸3aの対応端に回転係合関係に嵌合し始め、
ロータ5cが図2(d)に示すごとく心出しガイド部11を通過し終えて最終組み立て位置に達した時、自動的にモータ/ジェネレータ軸4および変速機入力軸3a間の直結が完了すると共に、
これらモータ/ジェネレータ軸4および変速機入力軸3aが、両者の相互結合端部において軸受12を介し共通な端壁15に回転自在に支持される。
心出しガイド部11が、ロータ5cをステータ5bに対し軸線方向へ接近させて行うモータ/ジェネレータ5の組み立て中、図2(b)〜(c)に示すごとくロータ5cをステータ5bに対し心出しガイドするため、ロータ5cを図2(d)に示すごとく、ステータ5bの内周との間に所定のエアギャップεが存在するようステータ5bと同心の位置に組み立てることができる。
そして、この組み立て後は心出しガイド部11がロータ5cと干渉しないため、心出しガイド部11の存在によっても、モータ/ジェネレータ5の作動が阻害されることはない。
ロータ5cおよびステータ5bが図2(d)に示す所定の組み立て時軸線方向相対位置になった時に組み立てが完了する。
従って、モータ/ジェネレータ5を図示例のようにハイブリッド車両に用いるため、ロータ5cと共に回転するモータ/ジェネレータ軸4を変速機入力軸3aに結合するに際し、ロータ5cおよびステータ5bが図2(d)に示す所定の組み立て時軸線方向相対位置になったとき、自動的にモータ/ジェネレータ軸4が変速機入力軸3aに結合されるようになし得る。
このためモータ/ジェネレータ5自身の組み立て性が改善されるのは勿論のこと、これを変速機入力軸3aに結合してハイブリッド車両を構築する場合においても組み立て性の改善を実現することができる。
これらモータ/ジェネレータハウジング端壁15と、変速機ケース端壁15とが二重壁構造になることがなく、モータ/ジェネレータ5および自動変速機3よりなるハイブリッド駆動ユニットの軸長が増大するという問題を解消し得ると共に、モータ/ジェネレータハウジング5aと変速機ケース3cとを本実施例のように一体成形することが可能で、コスト上の有利さも大いに享受することができる。
ロータ5cが心出しガイド部11を通過し終えた後も、前方軸受12および軸受嵌合孔15aの相互嵌合によりロータ5cの挿入方向前方側をステータ5bに対し心出しし続けることができ、ロータ5cが心出しガイド部11を通過した後にステータ5bと接触してこれを損傷させるという問題を回避することができる。
組み立て完了時におけるロータ5cとステータ5bとの同心状態を一層確実なものにすることができる。
当該ステータ中心孔の端部内周面に直接、該内周面から径方向内方へ張り出すよう心出しガイド部11を突設した。
図2に示すごとく当該ステータ中心孔の端部内周面に直接、該内周面から径方向内方へ張り出すよう突設した心出しガイド部11は、ロータ5cと干渉してその回転を妨げることになり、図2の構成を採用し得ない。
そして、ロータ5cの挿入終了位置を図3に示すように、ロータ5cが心出しガイド部11を通過し終えた後のロータ位置とする。
そして本実施例においては、心出しガイド部11をステータ5bのロータ挿入開始端面に沿うよう配置して当該ステータ端面およびモータ/ジェネレータハウジング5aの内周に取着したため、
ロータ5cの軸線方向長さがステータ5bの軸線方向長さと同じである場合においても、心出しガイド部11が組み立て後のロータ5cに干渉することがなく、前述したと同様な作用効果を達成することができる。
図5(a),(b)に示すごとくモータ/ジェネレータ5が、ハウジング5aに固設したステータ5bと、該ステータ5bの外周にエアギャップεを持たせて嵌合させた環状のロータ5cとよりなるものである場合も、本発明の前記した着想は同様に適用し得る。
この間、環状ロータ5cの内周に嵌り合って当該環状ロータ5cをステータ5bの外周に対し心出しガイドする心出しガイド部11をステータ5bに設ける。
ただし心出しガイド部11は、図5(b)に示す組み立て後は環状ロータ5cと干渉しないよう、ステータ5bのロータ嵌合開始端側における端面に沿って位置させ、且つ、この軸線方向位置においてステータ5bの外周から径方向外方に同心状態で張り出すようステータ5bのロータ嵌合開始端側における端面に固設する。
心出しガイド部11が、環状ロータ5cをステータ5bに対し軸線方向へ接近させて行うモータ/ジェネレータ5の組み立て中、図5(a)に示すごとく環状ロータ5cをステータ5bに対し心出しガイドするため、ロータ5cを図5(b)に示すごとく、ステータ5bの内周との間に所定のエアギャップεが存在するようステータ5bと同心の位置に組み立てることができる。
そして、この組み立て後は心出しガイド部11がロータ5cと干渉しないため、心出しガイド部11の存在によっても、モータ/ジェネレータ5の作動が阻害されることはない。
ロータ5cおよびステータ5bが図5(b)に示す所定の組み立て時軸線方向相対位置になった時に組み立てが完了し、前記したと同様な作用効果を達成することができる。
2 駆動車輪(後輪)
3 自動変速機
3a 変速機入力軸
3b 変速機出力軸
3c 変速機ケース
4 伝動軸(モータ/ジェネレータ軸)
5 モータ/ジェネレータ
5a ハウジング
5b ステータ
5c ロータ
5d 内周フランジ
6 第1クラッチ
7 ディファレンシャルギヤ装置
8 第2クラッチ
11 心出しガイド部
12 前方軸受
13 後方軸受
14 ベアリングサポート
15 共通端壁
15a 軸受嵌合孔
Claims (9)
- ハウジング内に固設したステータの内周または外周との間に所定のエアギャップを持たせて該ステータに同心にロータを配設してなるモータ/ジェネレータにおいて、
前記ステータおよびロータを軸線方向へ相対変位させて行うモータ/ジェネレータの組み立て中はロータをステータに対し心出しガイドするが、組み立て後はロータと干渉しない軸線方向位置においてステータから径方向に張り出す心出しガイド部を設けたことを特徴とするモータ/ジェネレータ。 - 環状ステータの中心孔内に所定のエアギャップを持たせて同心にロータを挿入することにより組み立てた、請求項1に記載のモータ/ジェネレータにおいて、
前記心出しガイド部を、前記環状ステータ中心孔の内周面を含む円筒面から径方向内方へ張り出させて前記ステータのロータ挿入開始端近傍に設けたことを特徴とするモータ/ジェネレータ。 - 請求項2に記載のモータ/ジェネレータにおいて、
前記心出しガイド部を、前記環状ステータ中心孔のロータ挿入開始端における内周面から径方向内方へ張り出させて設け、
前記ロータの挿入終了位置を、該ロータが前記心出しガイド部を通過し終えた後のロータ位置としたことを特徴とするモータ/ジェネレータ。 - 請求項2に記載のモータ/ジェネレータにおいて、
前記心出しガイド部を、前記環状ステータのロータ挿入開始端側における端面に沿わせて前記環状ステータ中心孔の内周面を含む円筒面から径方向内方へ張り出すように設け、
前記ロータの挿入終了位置を、該ロータが前記心出しガイド部を通過し終えた後のロータ位置としたことを特徴とするモータ/ジェネレータ。 - モータ/ジェネレータ軸を変速機の入力軸に結合して用いる、請求項2〜4のいずれか1項に記載のモータ/ジェネレータにおいて、
前記変速機入力軸が突出する変速機ケースの端壁を、前記ハウジングの対応端壁として兼用するよう該ハウジングを形成し、
前記ロータの挿入終了位置において、前記モータ/ジェネレータ軸が自動的に前記変速機入力軸に結合されるよう、該モータ/ジェネレータ軸および前記変速機入力軸の相互突き合わせ端部を形成したことを特徴とするモータ/ジェネレータ。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載のモータ/ジェネレータを組み立てるに際し、
前記ステータおよびロータを軸線方向へ相対変位させる組み立て治具を前記ハウジングに取着し、
前記相対変位中ステータから遠い側におけるロータの軸線方向後端側を前記組み立て治具により前記ステータに対し同心となるよう保持し、
該組み立て治具によりステータおよびロータを相互に接近するよう軸線方向へ相対変位させ、
該接近によるステータおよびロータの相互嵌合中、前記心出しガイド部によりロータをステータに対し心出しガイドし、
ロータがこの心出しガイド部を通過し終えたところで前記組み立て治具による前記ステータおよびロータの軸線方向相対変位を終了することを特徴とするモータ/ジェネレータの組み立て方法。 - 請求項6に記載のモータ/ジェネレータの組み立て方法において、
前記ロータが前記心出しガイド部を通過し終える前に、ロータに結合されているモータ/ジェネレータ軸の前記ロータ軸線方向後端側から遠い前端が前記ハウジングに対し軸受され始めるよう該モータ/ジェネレータ軸の長さが決定されていることを特徴とするモータ/ジェネレータの組み立て方法。 - 請求項6または7に記載のモータ/ジェネレータの組み立て方法において、
前記組み立て治具による前記ステータおよびロータの軸線方向相対変位を終了したところで、ロータに結合されているモータ/ジェネレータ軸の前記ロータ軸線方向後端側における後端を前記ハウジングに対し軸受することを特徴とするモータ/ジェネレータの組み立て方法。 - 請求項8に記載のモータ/ジェネレータの組み立て方法において、
前記モータ/ジェネレータ軸の後端をハウジングに対し軸受した後に前記組み立て治具を前記ハウジングから取り外すことを特徴とするモータ/ジェネレータの組み立て方法。
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