JP6981182B2 - 動力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、第１回転要素および第２回転要素と、第１回転要素と第２回転要素との動力伝達を行うスプライン嵌合部を備える動力伝達装置に関する。

ハイブリッド車両では動力源としてエンジンとモータとを備えており、これらの動力を複合的に駆動輪に伝えるために遊星歯車機構が用いられることがある。ハイブリッド車両で用いられる遊星歯車機構では、例えばエンジンのクランクシャフトはキャリアと接続されて複数のピニオンギアを公転運動させ、モータのロータシャフトはサンギアを回転させることにより複数のピニオンギアを自転運動させる。そして複数のピニオンギアに対して内歯で噛合して回転するリングギアが歯車機構やディファレンシャル装置を介して駆動輪に動力を伝達している。

モータのロータシャフトは回転効率を向上させるためステータとの間隙が小さく設定されており、ベアリングによって高精度に支持されている。これに対して遊星歯車機構のサンギアはロータシャフトほどには精度が高くない。ロータシャフトの精度に影響を与えず、かつ効率的な動力伝達がなされるように、ロータシャフトとサンギアとの接続部にはスプライン嵌合が適用されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。

特開２０１７−７１３２８号公報 特開２００５−２４９０８８号公報

特許文献１に記載の機構では、サンギアの端部にフランジが形成されており、フランジとケースとの間にスラストベアリングが介在している。サンギアのフランジとスラストベアリングとの間、またはスラストベアリングとケースとの間には、スラストベアリングの製造公差に起因して隙間が設けられることがある。ここで、例えばエンジン始動時にはサンギアに軸方向の力がかかるため、この隙間の分だけサンギアが軸方向に動き、隙間が詰まったときに異音を発生させる可能性がある。

特許文献２に記載の機構では、ロータシャフトの一端とサンギアの径方向段差面との間に剛体のスナップリングが介在している。この場合サンギアが軸方向に動くと、スナップリングを介してロータシャフトの一端に当接する。ロータシャフトの他端はベアリングを介してケースに固定されている。ロータシャフトの他端が固定されるのは、面積が広く剛性の低いケースの外側面であり、ロータシャフトに加わる力によりケースが振動して異音を発生させる可能性がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、第１回転要素と第２回転要素がスプライン嵌合されている動力伝達装置において、第１回転要素が軸方向の外力を受けた場合に、他の構成要素に異音を発生させることを防止する動力伝達装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる動力伝達装置は、エンジンから力を受ける第１回転要素と、前記第１回転要素と同軸上に配置され、回転電機の回転軸とつながる第２回転要素と、前記第１回転要素と前記第２回転要素との動力伝達を行うスプライン嵌合部と、前記第１回転要素と前記第２回転要素の軸方向への相対的な移動を、少なくとも一方向について抑制する緩衝材と、を有することを特徴とする。

本発明にかかる動力伝達装置では、第１回転要素と第２回転要素の軸方向への相対的な移動を、少なくとも一方向について抑制する緩衝材が設けられていることにより、第１回転要素が軸方向の外力を受けた場合に、他の構成要素に異音を発生させることを防止できる。

図１は、本実施の形態にかかる動力伝達装置の一部断面図である。

以下に、本発明にかかる動力伝達装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、本実施の形態にかかる動力伝達装置１０の一部断面図である。動力伝達装置１０は、例えばハイブリッド車両に適用されるものであって、遊星歯車機構１２を用いることによりエンジン（図示せず）およびモータ・ジェネレータ（回転電機）１４の動力を複合的に駆動輪に伝達する。遊星歯車機構１２とモータ・ジェネレータ１４は同軸状に配置されている。以下説明の便宜上、遊星歯車機構１２およびモータ・ジェネレータ１４の軸方向をＸ方向とし、図１における左側をＸ１方向、右側をＸ２方向とする。

動力伝達装置１０の一部または全部はケース１６で覆われている。ケース１６は、比較的剛性の高い内側ケース１６ａと、面積が広く剛性の低い外側ケース１６ｂと、内側ケース１６ａとつながるブラケット１６ｃとを有する。外側ケース１６ｂは動力伝達装置１０のＸ１方向側を覆っており、Ｘ方向に対して直交する面を形成している。

遊星歯車機構１２は、中心部に設けられたサンギア（第１回転要素）１８と、サンギア１８に噛合してその周囲に設けられた複数のピニオンギア２０と、各ピニオンギア２０をピニオンシャフト２２で軸支して公転運動させるキャリア２４と、複数のピニオンギア２０に対して内歯で噛合して回転するリングギア２６とを有する。

サンギア１８は中空部１８ａを備える筒形状であって、ピニオンギア２０に噛合するギア部１８ｂと、ギア部１８ｂからＸ１方向にやや延在する中央部１８ｃと、中央部１８ｃのＸ１方向端部から径方向に突出するフランジ１８ｄと、フランジ１８ｄの内側からＸ１方向に突出する突出部１８ｅとを有する。ギア部１８ｂおよび中央部１８ｃの内径よりもフランジ１８ｄおよび突出部１８ｅの内径のほうが大径となっており、その間には内側段差面１８ｆが形成されている。突出部１８ｅの内面には内歯のスプライン歯１８ｇが形成されている。

フランジ１８ｄのＸ１方向面とブラケット１６ｃのＸ２方向面との間にはスラストベアリング２８が設けられている。ブラケット１６ｃの一部とリングギア２６の内面との間にはベアリング３０が設けられている。

サンギア１８の中空部１８ａにはエンジンにつながるクランクシャフト３２が配置されている。クランクシャフト３２はサンギア１８よりもＸ２方向側に設けられたフランジ３２ａを有する。フランジ３２ａはキャリア２４と連結されており、エンジンの回転はクランクシャフト３２およびキャリア２４を介してピニオンギア２０に伝達され、該ピニオンギア２０が公転運動をする。フランジ３２ａのＸ１方向面とサンギア１８のＸ２方向の端面との間にはスラストベアリング３４が設けられている。フランジ３２ａのＸ２方向面はスラストベアリング３６で支持されている。クランクシャフト３２はサンギア１８の突出部１８ｅよりもＸ１方向にやや突出している。遊星歯車機構１２およびクランクシャフト３２には、潤滑油を供給する油路が適宜設けられている。

モータ・ジェネレータ１４は、遊星歯車機構１２およびクランクシャフト３２よりもＸ１方向側に配置されている。モータ・ジェネレータ１４のロータシャフト（第２回転要素）３８は中空部３８ａを有する筒形状であって、モータ・ジェネレータ１４からＸ１方向およびＸ２方向の両方向に突出している。ロータシャフト３８は、モータ・ジェネレータ１４よりもＸ１方向側でベアリング４０ａによって軸支され、Ｘ２方向側でベアリング４０ｂによって軸支されている。ベアリング４０ａの外輪は外側ケース１６ｂに固定され、ベアリング４０ｂの外輪はブラケット１６ｃに固定されている。ロータシャフト３８はベアリング４０ａ，４０ｂによって高精度に軸支されていることによって、ステータとの間隙が小さく保たれており、モータ・ジェネレータ１４の回転効率が高い。

ロータシャフト３８のうちモータ・ジェネレータ１４からＸ２方向に突出する突出部３８ｂは、クランクシャフト３２の外周面と突出部１８ｅとの間に形成される空間に嵌まり込んでおり、外面には外歯のスプライン歯３８ｃが形成されている。外歯のスプライン歯３８ｃと内歯のスプライン歯１８ｇは互いに噛合してスプライン嵌合部４２が構成される。突出部３８ｂの内径は中央部１８ｃの内径よりもやや大きい。ロータシャフト３８の回転はスプライン嵌合部４２およびサンギア１８を介してピニオンギア２０に伝達され、該ピニオンギア２０が自転運動をする。サンギア１８はロータシャフト３８ほどには精度が高くないが、スプライン嵌合部４２によりロータシャフト３８の精度に影響を与えず、かつ効率的な動力伝達がなされる。

ロータシャフト３８のＸ２方向の端面３８ｄとサンギア１８の内側段差面１８ｆとの間にはある程度の隙間が確保されており、この隙間には緩衝材４４が介在している。緩衝材４４はＸ１方向側で第１リング４６を介してロータシャフト３８の内周面および端面３８ｄに当接し、Ｘ２方向側で第２リング４８を介してサンギア１８の内側段差面１８ｆに当接している。

第１リング４６は断面Ｌ字形状の変則型で、径方向の円盤部４６ａが端面３８ｄに当接し、軸方向の筒状部４６ｂが中空部３８ａの内周面に当接している。円盤部４６ａは端面３８ｄのほぼ全部を覆っている。円盤部４６ａの径方向幅と筒状部４６ｂの軸方向幅はほぼ等しい。第２リング４８は円盤形状であり、内側段差面１８ｆのほぼ全部を覆い、内径は中央部１８ｃの内径よりもやや小径に設定されている。第１リング４６の外径と第２リング４８の外径はほぼ等しい。第１リング４６と第２リング４８は緩衝材４４の両端面を保持するとともに、緩衝材４４に加わる圧縮力を端面３８ｄおよび内側段差面１８ｆの広い面積で受ける支持板の作用を奏する。

緩衝材４４は筒形状の弾性材であり、Ｘ１方向端の外周側で第１リング４６の形状に合わせた切欠４４ａが形成され、Ｘ１方向端の内周側にはＸ１方向に向けて拡径するテーパ面４４ｂが形成されている。緩衝材４４の内径は第２リング４８の内径と等しく、クランクシャフト３２の外径よりやや大きく、中央部１８ｃの内径よりやや小さい。緩衝材４４の外径は第１リング４６および第２リング４８の外径よりやや小さい。

このような緩衝材４４は、第１リング４６および第２リング４８が支持板として作用することにより、端面３８ｄおよび内側段差面１８ｆの各内周端よりも内径側の領域をも利用することができ、必要な体積を確保しながら小径化が図られる。また、Ｘ１方向端にはテーパ面４４ｂが形成されていることから、圧縮力が加わった時には外径側に拡径するように変形し、圧縮力の一部は筒状部４６ｂに伝えられ、さらにロータシャフト３８の中空部３８ａの内周面で受け止められる。このようにして、緩衝材４４に加わる軸方向の圧力は一部が径方向に変換されることになり、円盤部４６ａによる緩衝材４４との軸方向の当接面積は小さくて足り、小径化が図られ、狭所においても適用可能である。

ところで、フランジ１８ｄとスラストベアリング２８との間、またはスラストベアリング２８とブラケット１６ｃとの間にはスラストベアリング２８の製造公差に起因して隙間が生じ、あるいは設けられることがある。エンジンの始動時にはサンギア１８にＸ１方向の力がかかることが考えられる。このとき、サンギア１８とロータシャフト３８は、スプライン嵌合部４２ではＸ方向に相対的に変位可能な構成となっているが、内側段差面１８ｆと端面３８ｄとの間には緩衝材４４が介在していることから、サンギア１８にＸ１方向の力がかかったとしても、サンギア１８の移動は抑制・減衰される。したがって、サンギア１８のフランジ１８ｄがスラストベアリング２８に対して強く当接し、またはスラストベアリング２８を介してブラケット１６ｃに対して強く当接することがなく、異音の発生を防止することができる。

また、サンギア１８に加わるＸ１方向の力は、緩衝材４４およびロータシャフト３８を介して外側ケース１６ｂに伝わることになる。外側ケース１６ｂは面積が広く剛性が低いため、衝撃により振動して異音が発生しうるが、サンギア１８に加わるＸ１方向の力は緩衝材４４で緩和されるため外側ケース１６ｂによる異音の発生を防止することができる。

このように緩衝材４４は圧縮されることにより、サンギア１８がＸ１方向に変位することを抑制して、Ｘ１方向側に存在するスラストベアリング２８や外側ケース１６ｂの異音発生を防止することができる。

また、緩衝材４４を第１リング４６および第２リング４８を介して端面３８ｄおよび内側段差面１８ｆに対して固定してもよい。これにより、サンギア１８に対して仮にＸ２方向の外力が加わったとき、緩衝材４４は引っ張られることによりサンギア１８がＸ２方向に変位することを抑制し、サンギア１８のＸ２方向端面がスラストベアリング３４に対して強く当接することが防止され、スラストベアリング３４やフランジ３２ａから異音が発生することがない。すなわち、緩衝材４４はサンギア１８とロータシャフト３８のＸ方向への相対的な移動を、少なくとも一方向について抑制することにより相応の効果が得られる。

本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。

１０ 動力伝達装置
１２ 遊星歯車機構
１４ モータ・ジェネレータ（回転電機）
１６ ケース
１８ サンギア（第１回転要素）
１８ｄ，３２ａ フランジ
１８ｆ 内側段差面
２８，３４，３６ スラストベアリング
３２ クランクシャフト
３８ ロータシャフト（第２回転要素）
３８ｄ 端面
４２ スプライン嵌合部
４４ 緩衝材
４６ 第１リング
４８ 第２リング

Claims (2)

1. エンジンから力を受けるとともに径方向に突出するフランジを有する第１回転要素と、
   ケースにつながるブラケットと、
   前記フランジの軸方向に直交する面と前記ブラケットの軸方向に直交する面との間に設けられるスラストベアリングと、
   前記第１回転要素と同軸上に配置され、回転電機の回転軸とつながる第２回転要素と、
   前記第１回転要素と前記第２回転要素との動力伝達を行うスプライン嵌合部と、
   前記第１回転要素と前記第２回転要素の軸方向への相対的な移動を、少なくとも一方向について抑制する緩衝材と、
   を有し、
   前記フランジと前記スラストベアリングとの間、または前記スラストベアリングと前記ブラケットとの間には隙間が形成され、
   前記緩衝材は、前記フランジが前記スラストベアリングに対して当接し、または前記スラストベアリングを介して前記ブラケットに当接する際の衝撃を緩和する
   ことを特徴とする動力伝達装置。
2. 前記第１回転要素は、中空部を備える筒形状であり、軸方向一端側から順に、ギヤに噛合するギヤ部、中央部、突出部を有し、前記フランジは、前記中央部の軸方向他端側の端部から径方向に突出し、前記突出部は、前記フランジの内側から軸方向他端側に突出し、
   前記第１回転要素には前記ギヤ部および前記中央部の内径よりも前記突出部の内径のほうが大径とされることにより内側段差面が形成され、
   前記第１回転要素の前記中空部には第３回転要素が配置され、
   前記緩衝材は、筒形状の弾性体であり、前記第１回転要素の前記内側段差面と前記第２回転要素の軸方向一端側の端面との間の隙間に介在され、
   前記緩衝材の内径は、前記第１回転要素の前記内径より小さく、前記第３回転要素の外径より大きくされている
   ことを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。

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