JP4561127B2 - 回転部材の取付構造およびこれを用いた動力機構 - Google Patents

Description

本発明は、回転部材の取付構造およびこれを用いた動力機構に関し、詳しくは、凸状に形成された凸状端部を有する第１の回転部材と該第１の回転部材の凸状端部と嵌合するよう凹状に形成された凹状端部を有する第２の回転部材とを同軸で一体回転するよう取り付ける回転部材の取付構造およびこれを用いた動力機構に関する。

従来、この種の回転部材の取付構造としては、エンジンやモータから入出力される動力をプラネタリギヤを介して駆動軸に出力するハイブリッド自動車において、回転状態を検知するレゾルバが設置されたモータの回転軸とプラネタリギヤのサンギヤ軸とを一体回転するよう取り付けるものが一般に知られている。この取付構造では、モータの回転軸に取り付けられたレゾルバのロータとケースに取り付けられたレゾルバのステータとの軸方向のオーバーラップ量が所定量以上となるように２つの回転軸の間にシムなどを設けて軸方向の位置を調整し、レゾルバが正常に機能するようにしている。

しかしながら、上述の取付構造では、サンギヤ軸から作用するスラスト力などにより２つの回転軸の間に設けられたシムなどが磨耗して軸方向の位置が変動してしまうことがある。この結果、モータの回転軸の位置の変動に伴ってレゾルバのオーバーラップ量が不足すると、回転状態の検出ができなくなってしまう。こうしたレゾルバなどの異常は、ハイブリッド自動車などの運転制御に深刻な影響を与えるものであり、より確実に防止することが望ましい。

本発明の回転部材の取付構造およびこれを用いた動力機構は、回転部材の軸方向位置の変動を回転部材に設置された機器が正常に機能する範囲内に抑えることを目的とする。

本発明の回転部材の取付構造およびこれを用いた動力機構は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の回転部材の取付構造は、
凸状に形成された凸状端部を有する第１の回転部材と該第１の回転部材の凸状端部と嵌合するよう凹状に形成された凹状端部を有する第２の回転部材とを同軸で一体回転するよう取り付ける取付構造であって、
前記第１の回転部材の凸状端部の突出部外周面の一部と前記第２の回転部材の凹状端部のスカート部内周面の一部とを連結する際に、該凸状端部の突出部先端と該凹状端部の底部との間に生じる隙間と該凸状端部のショルダー部と該凹状端部のスカート部先端との間に生じる隙間の２つの隙間のうち大きい方の隙間に２つの回転部材の軸方向位置を調整する位置調整部材を介在させ、いずれかの回転部材の軸方向への移動に伴って該２つの隙間のうち小さい方の隙間の該凸状端部と該凹状端部とが当接したときに該回転部材の軸方向位置が該回転部材に設置され該回転部材の回転に伴って機能する所定機器が正常に機能する正常機能範囲の軸方向位置となるよう２つの回転部材を取り付けることを特徴とする。

この本発明の回転部材の取付構造では、第１の回転部材の凸状端部の突出部外周面と第２の回転部材の凹状端部のスカート部内周面とを連結する際に生じる２つの軸方向の隙間のうち、大きい方の隙間には位置調整部材を介在させ、いずれかの回転部材の移動に伴って小さい方の隙間の凸状端部と凹状端部とが当接したときにこの移動した回転部材に設置された所定機器が正常に機能する範囲となるよう２つの回転部材を取り付ける。したがって、大きい方の隙間に介在させた位置調整部材の磨耗などにより回転部材の軸方向位置が変動しても、小さい方の隙間の凸状端部と凹状端部とが当接することにより回転部材の軸方向位置を所定機器が正常に機能する範囲内とすることができる。即ち、回転部材の軸方向位置の変動を所定機器が正常に機能する範囲内に抑えることができる。ここで「凹状端部のスカート部」とは、凹状端部の陥没部分を囲う筒状の部位を示し、「凸状端部のショルダー部」とは、凸状端部の肩に相当する部位を示す。

こうした本発明の回転部材の取付構造において、前記位置調整部材は、前記第１の回転部材の凸状端部のショルダー部と前記第２の回転部材の凹状端部のスカート部先端との間に生じる隙間に介在させた環状部材であるものとすることもできる。ここで「環状部材」としては、スナップリングなどを挙げることができる。

また、本発明の回転部材の取付構造において、前記第１の回転部材の凸状端部の突出部外周面の一部と前記第２の回転部材の凹状端部のスカート部内周面の一部とをスプライン結合により連結するものとすることもできる。こうすれば、スプライン結合を用いて回転部材を連結することができる。

さらに、本発明の回転部材の取付構造において、前記所定機器は所定箇所に設置されたステータと前記回転部材に取り付けられたロータとを備え該回転部材の回転状態を検出する回転検出器であり、前記正常機能範囲は前記凸状端部と前記凹状端部とが当接したときに前記回転検出器が備えるステータとロータとの軸方向のオーバーラップ量が所定量以上となるような前記回転部材の軸方向位置の範囲であるものとすることもできる。こうすれば、回転部材の軸方向位置の変動を回転検出器が正常に機能する範囲内に抑えることができる。ここで「回転状態」としては、回転角度や回転数などを挙げることができる。

こうした本発明の回転部材の取付構造において、前記所定機器は前記回転部材の凸状端部または凹状端部とは反対側の端部に設置され該回転部材から作用するスラスト力を支えるスラスト軸受であり、前記正常機能範囲は前記凸状端部と前記凹状端部とが当接したときに前記スラスト軸受と前記回転部材との間に生じる隙間が該スラスト軸受の軸方向幅より小さい所定幅以下となるような該回転部材の軸方向位置の範囲であるものとすることもできる。こうすれば、回転部材の軸方向位置の変動をスラスト軸受が正常に機能する範囲内（スラスト軸受が脱落しない範囲内）に抑えることができる

また、本発明の回転部材の取付構造において、前記第１の回転部材および／または前記第２の回転部材は、中空な部材であるものとすることもできる。こうすれば、中空な回転部材の取り付けに本発明を適用することができる。

本発明の動力機構は、
モータから入出力される動力を遊星歯車機構を介して駆動軸に入出力する動力機構であって、
前記遊星歯車機構の３つの回転要素のうちいずれかの回転要素の回転軸を前記第１の回転部材または前記第２の回転部材とし前記モータの回転軸を前記第２の回転部材または前記第１の回転部材として上述したいずれかの態様の本発明の回転部材の取付構造を用いて該回転要素の回転軸と該モータの回転軸とを取り付けてなる、
ことを要旨とする。

本発明の動力機構は、遊星歯車機構の回転要素のいずれかの回転軸とモータの回転軸とを上述したいずれかの態様の本発明の回転部材の取付構造を用いて取り付ける。したがって、遊星歯車機構の回転要素の回転軸やモータの回転軸の軸方向位置の変動を回転軸に設置された所定機器が正常に機能する範囲内に抑えることができる。この態様の本発明の動力機構において、前記回転要素の回転軸はサンギヤ軸であるものとすることもできる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての回転部材の取付構造を適用したハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。ハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続されたプラネタリギヤ３０と、プラネタリギヤ３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、プラネタリギヤ３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２とを備える。

プラネタリギヤ３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１のロータシャフト３６が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。

図２は、本発明の回転部材の取付構造を用いて取り付けられたプラネタリギヤ３０のサンギヤ３１とモータＭＧ１のロータシャフト３６との取付部分を中心とした断面図である。サンギヤ３１は、図示するように、図中右方向に凸状の端部を有する中空の筒状部材として形成されており、内部をクランクシャフト２６が貫通している。クランクシャフト２６にはサンギヤ３１の凸状端部とは反対側（図中左側）の端部方向に外向きフランジ部９８が形成されており、この外向きフランジ部９８とプラネタリギヤ３０のキャリア３４とが接合されると共にキャリア３４が保持するピニオンギヤ３３とサンギヤ３１とが噛合している。また、サンギヤ３１と外向きフランジ部９８との間には、サンギヤ３１とピニオンギヤ３３との噛合などにより作用するスラスト力を支えるスラスト軸受７２が設けられている。

モータＭＧ１のロータシャフト３６は、図示するように、内部をクランクシャフト２６が貫通する中空の筒状部材として形成されると共に図中左方向に凹状の端部を有し、この凹状端部とサンギヤ３１の凸状端部とが嵌合してサンギヤ３１と同軸で一体回転する。また、ロータシャフト３６は、凹状端部の陥没部分を囲う筒状のスカート部９１の外周面に取り付けられた軸受７４を介してケース７６に回転可能に固定されている。さらに、ロータシャフト３６にはレゾルバ８０のロータ８２が軸受７４の図中右側に取り付けられており、このロータ８２とケース７６に取り付けられたレゾルバ８０のステータ８４とによりロータシャフト３６の回転角度を検出している。レゾルバ８０は、ロータ８２とステータ８４との回転軸方向のオーバーラップ量が所定量以上であるときに正常に動作するようになっている。

サンギヤ３１とロータシャフト３６との取付部分は、図示するように、サンギヤ３１の凸状端部の突出部９０の外周面とロータシャフト３６のスカート部９１の内周面とが連結部９２においてギヤスプライン結合されている。サンギヤ３１の凸状端部の肩に相当するショルダー部９３とロータシャフト３６のスカート部９１の先端との間には、図３に例示するスナップリング７０が設置され、このスナップリング７０によりサンギヤ３１やロータシャフト３６の回転軸方向の位置を調整している。スナップリング７０は、図３に示すように、切れ目７１を有する環状部材として形成されており、サンギヤ３１に設置する際には、スナップリング７０の内径がサンギヤ３１の突出部９０の外径相当となるように広げると共にサンギヤ３１の凸状端部方向から突出部９０をくぐらせて突出部９０の根元部分に設置している。ここで、図４に例示した従来例のサンギヤ３１Ｂにスナップリング７０を設置する場合と比較すると、従来例では、突出部９０の根元部分に形成された突出部９０より小さな外径の環状段部９５にスナップリング７０を設置しており、スナップリング７０の内径を広げる際にスナップリング７０が変形（径方向に拡大）して環状段部９５の外周面との間に隙間が生じたり偏心して設置されたりすることがあった。一方、実施例のサンギヤ３１では、突出部９０の根元部分に環状段部９５を設けずにスナップリング７０を設置するから、従来例と比較して、スナップリング７０の内径を広げる際にスナップリング７０が変形しても突出部９０の外周面との間に隙間を生じることなく設置することができる。

また、図２に示すように、サンギヤ３１の突出部９０の先端とロータシャフト３６の凹状端部の底部９４との間は、幅Ｌ１の隙間となっている。幅Ｌ１は、スナップリング７０の回転軸方向の幅Ｌ２やスラスト軸受７２の回転軸方向の幅Ｌ３より小さく、かつ、スナップリング７０によりサンギヤ３１やロータシャフト３６の回転軸方向の位置が調整されている状態を基準としてロータシャフト３６がサンギヤ３１の方向（図中左方向）に移動したときにレゾルバ８０が正常に動作しなくなる（即ち、ロータシャフト３６と共に移動したロータ８２とステータ８４とのオーバーラップ量が所定量未満となる）移動幅より小さい幅となっている。

ここで、サンギヤ３１から作用するスラスト力などによりスナップリング７０が磨耗した場合を考える。スナップリング７０が磨耗すると、サンギヤ３１やロータシャフト３６が回転軸方向に移動可能となってしまう。しかし、スナップリング７０の磨耗に伴ってサンギヤ３１がロータシャフト３６の方向（図中右方向）に移動しても、スラスト軸受７２とサンギヤ３１との間にスラスト軸受７２の幅Ｌ３より小さい幅Ｌ１の隙間が生じたときにサンギヤ３１の突出部９０の先端がロータシャフト３６の底部９４に当接するから、スラスト軸受７２が脱落するのを防止することができるのである。また、スナップリング７０の磨耗に伴ってロータシャフト３６がサンギヤ３１の方向（図中左方向）に移動しても、ロータ８２とステータ８４とのオーバーラップ量が所定量未満となる移動幅よりも小さい移動幅（幅Ｌ１）でロータシャフト３６の底部９４がサンギヤ３１の突出部９０の先端に当接するから、レゾルバ８０が正常に動作しなくなるのを防止することができるのである。

以上説明した実施例の回転部材の取付構造によれば、サンギヤ３１の突出部９０の先端とロータシャフト３６の底部９４との隙間の幅Ｌ１を、スナップリング７０の幅Ｌ２やスラスト軸受７２の幅Ｌ３より小さく、かつ、レゾルバ８０のロータ８２とステータ８４とのオーバーラップ量が所定量未満となる移動幅より小さい幅とするから、サンギヤ３１のショルダー部９３とロータシャフト３６のスカート部９１の先端との間に設置されたスナップリング７０が磨耗してサンギヤ３１やロータシャフト３６が回転軸方向に移動しても、サンギヤ３１の突出部９０の先端とロータシャフト３６の底部９４とが当接することにより、スラスト軸受７２が脱落したりレゾルバ８０が正常に動作しなくなったりするのを防止することができる。即ち、サンギヤ３１やロータシャフト３６の回転軸方向の移動をスラスト軸受７２やレゾルバ８０が正常に動作する範囲内に抑えることができる。

ここで、実施例の回転部材の取付構造では、サンギヤ３１が第１の回転部材に相当し、ロータシャフト３６が第２の回転部材に相当し、スナップリング７０が位置調整部材に相当し、レゾルバ８０が回転検出器に相当する。

実施例の回転部材の取付構造では、サンギヤ３１のショルダー部９３とロータシャフト３６のスカート部９１の先端との間にスナップリング７０を設置するものとしたが、サンギヤ３１やロータシャフト３６の回転軸方向の位置を調整することができれば、その他の部材を用いても構わないのは勿論である。

実施例の回転部材の取付構造では、サンギヤ３１の突出部９０の外周面とロータシャフト３６のスカート部９１の内周面とが連結部９２においてギヤスプライン結合されているものとしたが、サンギヤ３１とロータシャフト３６とを同軸で一体回転するよう連結することができれば、その他の方法で連結するものとしても構わない。

実施例の回転部材の取付構造では、サンギヤ３１の突出部９０の先端とロータシャフト３６の底部９４との隙間の幅Ｌ１をスラスト軸受７２の回転軸方向の幅Ｌ３より小さい幅としたが、スラスト軸受７２の脱落をより確実に防止するために、スラスト軸受７２の幅Ｌ３より小さい所定幅Ｌ３’よりも小さい幅となるように幅Ｌ１を設定するものとしてもよい。

実施例の回転部材の取付構造では、スラスト軸受７２が脱落したりレゾルバ８０が正常に動作しなくなったりするのを防止するものとしたが、いずれか一方のみを防止するものとしても構わない。この場合、サンギヤ３１の突出部９０の先端とロータシャフト３６の底部９４との隙間の幅Ｌ１を、スナップリング７０の幅Ｌ２より小さくかつスラスト軸受７２の幅Ｌ３より小さい幅としたり、スナップリング７０の幅Ｌ２より小さくかつレゾルバ８０が正常に動作しなくなる移動幅より小さい幅とすればよい。また、スラスト軸受７２やレゾルバ８０でなくても、サンギヤ３１やロータシャフト３６に設置されたその他の機器が正常に動作しなくなるのを防止するものとしてもよい。この場合、対象とする機器が正常に動作しなくなるようなサンギヤ３１やロータシャフト３６の移動幅より小さい幅となるように隙間の幅Ｌ１を設定すればよい。

実施例では、ハイブリッド自動車２０におけるプラネタリギヤ３０のサンギヤ３１とモータＭＧ１のロータシャフト３６とを取り付ける際に本発明の回転部材の取付構造を用いるものとしたが、凸状端部を有する回転部材と凹状端部を有する回転部材とを同軸で一体回転するよう取り付けるものであれば、その他の回転部材を取り付ける際の取付構造として適用できるのは勿論であり、回転部材は中空の筒状部材として形成されていなくても構わない。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明の一実施例としての回転部材の取付構造を適用したハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 本発明の回転部材の取付構造を用いて取り付けられたプラネタリギヤ３０のサンギヤ３１とモータＭＧ１のロータシャフト３６との取付部分を中心とした断面図である。 スナップリング７０の外観図である。 従来例のサンギヤ３１Ｂの断面図である。

符号の説明

２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ プラネタリギヤ、３１，３１Ｂ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３５ 減速ギヤ、３６ ロータシャフト、６０ ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、７０ スナップリング、７１ 切れ目、７２ スラスト軸受、７４ 軸受、７６ ケース、８０ レゾルバ、８２ ロータ、８４ ステータ、９０ 突出部、９１ スカート部、９２ 連結部、９３ ショルダー部、９４ 底部、９５ 環状段部、９８ 外向きフランジ部、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (6)

1. 凸状に形成された凸状端部を有する第１の回転部材と該第１の回転部材の凸状端部と嵌合するよう凹状に形成された凹状端部を有する第２の回転部材とを同軸で一体回転するよう取り付ける取付構造であって、
   前記第１の回転部材の凸状端部の突出部外周面の一部と前記第２の回転部材の凹状端部のスカート部内周面の一部とを連結する際に、該凸状端部の突出部先端と該凹状端部の底部との間に生じる隙間と該凸状端部のショルダー部と該凹状端部のスカート部先端との間に生じる隙間の２つの隙間のうち大きい方の隙間に２つの回転部材の軸方向位置を調整する位置調整部材を介在させ、いずれかの回転部材の軸方向への移動に伴って該２つの隙間のうち小さい方の隙間の該凸状端部と該凹状端部とが当接したときに該回転部材の軸方向位置が該回転部材に設置され該回転部材の回転に伴って機能する所定機器が正常に機能する正常機能範囲の軸方向位置となるよう２つの回転部材を取り付けることを特徴とし、
   前記所定機器は、所定箇所に設置されたステータと前記回転部材に取り付けられたロータとを備え該回転部材の回転状態を検出する回転検出器であり、
   前記正常機能範囲は、前記凸状端部と前記凹状端部とが当接したときに前記回転検出器が備えるステータとロータとの軸方向のオーバーラップ量が所定量以上となるような前記回転部材の軸方向位置の範囲である、
   回転部材の取付構造。
2. 凸状に形成された凸状端部を有する第１の回転部材と該第１の回転部材の凸状端部と嵌合するよう凹状に形成された凹状端部を有する第２の回転部材とを同軸で一体回転するよう取り付ける取付構造であって、
   前記第１の回転部材の凸状端部の突出部外周面の一部と前記第２の回転部材の凹状端部のスカート部内周面の一部とを連結する際に、該凸状端部の突出部先端と該凹状端部の底部との間に生じる隙間と該凸状端部のショルダー部と該凹状端部のスカート部先端との間に生じる隙間の２つの隙間のうち大きい方の隙間に２つの回転部材の軸方向位置を調整する位置調整部材を介在させ、いずれかの回転部材の軸方向への移動に伴って該２つの隙間のうち小さい方の隙間の該凸状端部と該凹状端部とが当接したときに該回転部材の軸方向位置が該回転部材に設置され該回転部材の回転に伴って機能する所定機器が正常に機能する正常機能範囲の軸方向位置となるよう２つの回転部材を取り付けることを特徴とし、
   前記所定機器は、前記回転部材の凸状端部または凹状端部とは反対側の端部に設置され該回転部材から作用するスラスト力を支えるスラスト軸受であり、
   前記正常機能範囲は、前記凸状端部と前記凹状端部とが当接したときに前記スラスト軸受と前記回転部材との間に生じる隙間が該スラスト軸受の軸方向幅より小さい所定幅以下となるような該回転部材の軸方向位置の範囲である、
   回転部材の取付構造。
3. 前記位置調整部材は、前記第１の回転部材の凸状端部のショルダー部と前記第２の回転部材の凹状端部のスカート部先端との間に生じる隙間に介在させた環状部材である請求項１または２記載の回転部材の取付構造。
4. 前記第１の回転部材の凸状端部の突出部外周面の一部と前記第２の回転部材の凹状端部のスカート部内周面の一部とをスプライン結合により連結する請求項１ないし３いずれか記載の回転部材の取付構造。
5. 前記第１の回転部材および／または前記第２の回転部材は、中空な部材である請求項１ないし４いずれか記載の回転部材の取付構造。
6. モータから入出力される動力を遊星歯車機構を介して駆動軸に入出力する動力機構であって、
   前記遊星歯車機構の３つの回転要素のうちいずれかの回転要素の回転軸を前記第１の回転部材または前記第２の回転部材とし前記モータの回転軸を前記第２の回転部材または前記第１の回転部材として請求項１ないし５いずれか記載の回転部材の取付構造を用いて該回転要素の回転軸と該モータの回転軸とを取り付けてなる動力機構。
   
   

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