(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機出力が入力する第１軸と、第１軸の回転が変速機構を介して伝達される第２軸とを並列的に支持すると共に、第１軸を駆動する電動機を圧入する嵌合部を第１軸と同軸的に形成した変速機ハウジングにおいて、
第１軸と第２軸とを通る基準線方向についての前記嵌合部と電動機との圧入代を、前記基準線と交差する方向に比較して小さく設定し、所定の高温条件下で前記基準線方向の圧入代が略ゼロとなるようにした変速機構造。
【請求項２】
電動機はそのステータを直接嵌合部に圧入する構成とすると共に、前記ステータの外径を基準線方向が比較的小となるように設定したことを特徴とする請求項１記載の変速機構造。
【請求項３】
電動機のステータは第２軸側の変速機構との干渉を避けるための切欠部を備え、この切欠部を有する外径部の半径方向の寸法が小であることを特徴とする請求項２に記載の変速機構造。
【請求項４】
嵌合部の内径が基準線方向について比較的大となるように設定したことを特徴とする請求項１記載の変速機構造。
【請求項５】
電動機と嵌合部との間の圧入代を、第１軸を中心として基準線からの角度が増すほど連続的に増大するように設定したことを特徴とする請求項１記載の変速機構造。
【請求項６】
変速機構はベルト式無段変速機であることを特徴とする請求項１記載の変速機構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハウジング内に電動機等の回転電機を収装した変速機構造に関する。
【０００２】
【従来の技術と解決すべき課題】
原動機としてエンジン（燃焼機関）と電動機とを併用し、いずれか一方または双方の駆動力により走行するようにしたハイブリッド車両が知られている（公知文献としては、例えば山海堂出版発行「自動車工学」ＶＯＬ．４６  Ｎｏ．７  １９９７年６月号  ３９〜５２頁参照）。このハイブリッド車両用のトランスアクスルとして変速機ハウジング内に走行用の電動機を配置したものがあり、これは駆動系をコンパクトにまとめることができるという特徴がある。
【０００３】
このような変速機において、変速機ハウジングへの電動機の組付けを焼き嵌め等による圧入構造とすることにより電動機の組み付け作業および構造の簡略化を図ったものがある。しかしながら、圧入構造はハウジングの変形要因となるので、著しくは変速機の入力軸と出力軸との間の芯間寸法が許容誤差を超えたり各軸に傾きが生じたりするおそれがあり、この結果として変速機構の歯車の偏摩耗やギヤノイズの発生、変速機としてベルト式無段変速機を適用した場合のベルトの早期摩耗などの不具合を引き起こす可能性がある。
【０００４】
これに対して、電動機を変速機ハウジングに対してボルト等により締結して固定する構造とすればこのような問題は生じないが、この場合は電動機と変速機ハウジングとの間に生じる隙間により電動機の冷却性が悪化してしまい、それだけ電動機の性能限界が低くなってしまうという問題が生じる。
【０００５】
本発明はこのような問題に着目してなされたもので、変速機ハウジングに電動機を圧入する構造において、圧入による変速機入出力軸間の変形を効果的に防止することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、請求項１の発明では、原動機出力が入力する第１軸と、第１軸の回転が変速機構を介して伝達される第２軸とを並列的に支持すると共に、第１軸を駆動する電動機を圧入する嵌合部を第１軸と同軸的に形成した変速機ハウジングにおいて、第１軸と第２軸とを通る基準線方向についての前記嵌合部と電動機との圧入代を、前記基準線と交差する方向に比較して小さく設定し、所定の高温条件下、例えば使用時に達すると想定される最高温度時に前記基準線方向の圧入代が略ゼロとなるようにする。
【０００７】
請求項２の発明は、上記請求項１の発明の電動機を、そのステータを直接嵌合部に圧入する構成とすると共に、前記ステータの外径を基準線方向が比較的小となるように設定したものとする。
【０００８】
請求項３の発明は、上記請求項２の発明の電動機のステータを、第２軸側の変速機構との干渉を避けるための切欠部を備え、この切欠部を有する外径部の半径方向の寸法が小であるものとする。
【０００９】
請求項４の発明は、上記請求項１の発明の嵌合部の内径を基準線方向について比較的大となるように設定したものとする。
【００１０】
請求項５の発明は、上記請求項１の発明の電動機と嵌合部との間の圧入代を、第１軸を中心として基準線からの角度が増すほど連続的に増大するように設定したものとする。
【００１１】
請求項６の発明は、上記請求項１の発明の変速機構としてベルト式無段変速機を適用したものとする。
【００１２】
【作用・効果】
電動機を焼き嵌め等により圧入した構造においては運転中の高温条件下においても所要の拘束力で確実に電動機を固定しておけるように圧入代が確保されていなければならない。ただし変速機のケーシングにおいて電動機の全周に均等に圧入代を確保すると、圧入により生じる変形が変速機の軸間の寸法に誤差を生じて好ましくないことは既に述べた通りである。
【００１３】
これに対して、上記請求項１以下の各発明によれば、第１軸と第２軸を通る基準線方向については電動機とハウジング嵌合部との間の圧入代を基準線に交差する方向に比較して小さく設定し、ある程度の高温に達したときに圧入代がゼロとなるような設定により、圧入代によるハウジングの変形を最小限に抑えるようにしたので、圧入による第１軸と第２軸との間の寸法誤差の増大や軸の傾き等に原因する騒音や摩耗の発生を防止することができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、ハウジングの嵌合部に対して電動機のステータを直接圧入する構成としたので、電動機の構造の簡略化や冷却性の向上を図れることに加えて、比較的軸方向寸法の小さいステータ外周部の寸法調整のみで所要の圧入代に設定できるという利点がある。
【００１５】
ところで、このようにステータを直接ハウジングに嵌合する構成において、変速機の小型化を図るうえでは請求項３の発明のように隣接する変速機構との干渉を避けるようにステータに切欠部を設けることにより相互の配置間隔を最小限とするのが有効である。一方、ステータの外径を小さくするとそれだけ磁束の通過領域が小さくなるため鉄損が増大する。この点、前記のように切欠部を設けたステータでは、この切欠部を有する外径部の半径方向の寸法を小とすれば、ステータの寸法を削減する量を最小限にできるので有利である。
【００１６】
なお、電動機と嵌合部との間の圧入代の設定は、電動機側の外径調整のみならず、請求項４の発明のように、嵌合部の内径寸法を調整することによっても可能である。また、請求項５の発明のように圧入代が連続的に変化するように設定することにより、圧入によるハウジングの変形を抑制しつつより確実に電動機を固定することができる。
【００１７】
また、変速機構として平行な２軸間で回転伝達を行うベルト式無段変速機を備えた変速機では第１軸と第２軸の位置精度がベルトの摩耗や伝達効率に影響するので、請求項６の発明に示されるように本発明はベルト式無段変速機への適用によりその耐久性および性能の向上に大きな効果が得られる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１または図２は、本発明をベルト式無段変速機（ＣＶＴ）を備えたハイブリッド車両用のトランスアクスルに適用した実施形態を示す。
【００２０】
図１において、エンジン出力軸１０には回転伝達機構として電磁式のクラッチ１１が連結されている。回転伝達機構としては前記電磁クラッチ１１に代えてフルードカップリングあるいはトルクコンバータ等を用いることもできる。電磁クラッチ１１の出力側は変速機入力軸（第１軸）１２と連結されており、この入力軸１２の端部には無段変速機１３の駆動プーリ１４が設けられると共に、駆動プーリ１４と電磁クラッチ１１との間に位置するように走行用の電動機（回転電機）１５が設けられている。
【００２１】
電動機１５は、入力軸１２に固定されたロータ１６と、ハウジング側に固定されたステータ１７とからなり、図示しない電源からの電力の供給をうけて入力軸を駆動し、または減速時等の入力軸１２の回転力に基づいて発電機として機能する。
【００２２】
無段変速機１３は、上記駆動プーリ１４と従動プーリ１８と、駆動プーリ１４の回転力を従動プーリ１８に伝達するＶベルト１９などからなっている。駆動プーリ１４は、入力軸１２と一体に回転する固定円錐板２０と、固定円錐板２０に対向配置されてＶ字状プーリ溝を形成すると共に駆動プーリシリンダ室２１に作用する油圧によって入力軸１２の軸方向に移動可能である可動円錐板２２からなっている。従動プーリ１８は、従動軸（第２軸）２３上に設けられている。従動プーリ１８は、従動軸２３と一体に回転する固定円錐板２４と、固定円錐板２４に対向配置されてＶ字状プーリ溝を形成すると共に従動プーリシリンダ室３２に作用する油圧によって従動軸２３の軸方向に移動可能である可動円錐板２５とからなっている。
【００２３】
従動軸２３には駆動ギヤ２６が固着されており、この駆動ギヤ２６はアイドラ軸２７上のアイドラギヤ２８とかみ合っている。アイドラ軸２７に設けられたピニオン２９はファイナルギア３０とかみ合っている。ファイナルギア３０は差動装置３１を介して図示しない車輪に至るドライブシャフトを駆動する。
【００２４】
上記のような無段自動変速機にエンジン出力軸１０から入力された回転力は、電磁クラッチ１１および入力軸１２を介して無段変速機１３に伝達される。入力軸１２の回転力は駆動プーリ１４、Ｖベルト１９、従動プーリ１８、従動軸２３、駆動ギア２６、アイドラギア２８、アイドラ軸２７、ピニオン２９、およびファイナルギア３０を介して差動装置３１に伝達される。
【００２５】
上記のような動力伝達の際に、駆動プーリ１４の可動円錐板２２および従動プーリ１８の可動円錐板２５を軸方向に移動させてＶベルト１９との接触位置半径を変えることにより、駆動プーリ１４と従動プーリ１８とのあいだの回転比つまり減速比を変えることができる。例えば、駆動プーリ１４のＶ字状プーリ溝の幅を拡大すると共に従動プーリ１８のＶ字状プーリ溝の幅を縮小すれば、駆動プーリ１４側のＶベルト１９の接触位置半径は小さくなり、従動プーリ１８側のＶベルト接触位置半径は大きくなるので、大きな変速比が得られることになる。可動円錐板２２および２５を前記とは逆方向に移動させれば減速比は小さくなる。このような駆動プーリ１４と従動プーリ１８のＶ字状プーリ溝の幅を変化させる制御は、図示しない制御系統を介しての駆動プーリシリンダ室２１または従動プーリシリンダ室３２への油圧制御により行われる。
【００２６】
ところで、このような変速機構および電動機等を収装した変速機ハウジングは、無段変速機１３と電動機１５とを収装した第１ハウジング４１と、電磁クラッチ１１を収装した第２ハウジング４２とに軸方向に分割した構成となっている。第１ハウジング４１は無段変速機１３等が組み込まれる変速機室４３と電動機１５が組み込まれる第１室４４とに第１隔壁４５を介して仕切られている。また、第２ハウジング４２は前記第１ハウジング４１が結合する一方の端面に第２隔壁４６が形成されており、各ハウジング４１、４２を結合したときに前記各隔壁４５，４６間に前記第１室４４を画成すると共に、第２ハウジング４２の他方の端面を図示しないエンジンに結合したときに第２隔壁４６とエンジンとの間に第２室４７を画成するように構成されている。
【００２７】
第１室４４には電動機１５のステータ１７が焼き嵌めにより組み込まれており、これにより構造の簡素化を図る一方、ステータ１７を包囲するように第１ハウジング４１に形成した冷却水ジャケット４８に冷却水を循環させることにより電動機１５を効率よく冷却できるようにしている。なお、５１と５２（５０）はブリーザ孔、５３は電磁クラッチ１２に給電するブラシを保持したブラシホルダを示している。
【００２８】
以上は本発明が適用可能な変速機構造の一例を示したもので、本発明では上記電動機１５（ステータ１７）を圧入する部分における圧入代の設定により変速機の第１軸１２と第２軸２３との間の芯間誤差の発生を最小限に抑制することを特徴としている。この点を次に図２を参照しながら説明する。
【００２９】
図２は、第１ハウジング４１についての右側面図である。図においてＣ１２，Ｃ２３，Ｃ２７，Ｃ３１はそれぞれ第１軸１２，第２軸２３，アイドラ軸２７，ファイナルギヤ３１の軸中心を示し、Ｌは前記Ｃ１２とＣ２３を通る基準線である。
【００３０】
また、５５は電動機のステータ１７を圧入するために円筒面状に形成した嵌合部を示している。５６は前記嵌合部５５内に設けた突起部であり、これは第２軸２３に設けられた変速機部品、この場合従動プーリシリンダ室３２（図１参照）を画成するシリンダ機構との干渉を避けるために形成したものである。
【００３１】
嵌合部５５に圧入するステータ１７には、図３または図４に示したように突起部５６を避けるための切欠部１７Ａを形成してある。なお１７Ｂはステータ１７に装着されたコイルを示している。
【００３２】
ステータ１７は、焼き嵌めにより圧入するためその外径を嵌合部５５の内径よりも大きく設定し、例えば圧入代として通常は常温で３００μｍ程度を設定する。ただし、上記基準線Ｌ方向については最高使用温度にて圧入代がほぼゼロとなるように図る。すなわち、電動機の最高使用温度は１２０〜１５０℃程度になるので、このときに圧入代が略ゼロとなるようにあらかじめステータ１７の切欠部１７Ａ側の外径形状を小さくしておくのである。具体的には、前記切欠部側の常温での圧入代は数十μｍとなるが、より詳細には変速機や電動機のハウジングに使用する材質、使用条件等によって異なってくるので、これらを考慮のうえで前記条件を満たすように設定する。
【００３３】
ステータ１７の圧入代を小さくする部分を切欠部１７Ａの側にとるのは既述したように鉄損の増大を少しでも避けるためである。また、圧入代は基準線Ｌから離れるにしたがって次第に大きくなるように設定し、全体として効率よくステータ１７を固定できるように図ることが好ましい。
【００３４】
上記構成に基づき、圧入構造による基準線Ｌ方向のハウジング４１の変形が最小限に抑えられ、すなわち圧入による変形が大となる常温付近での使用条件下においても、第１軸１２と第２軸２３との間の芯間寸法が精度良く保たれるので、ベルト式無段変速機の耐久性および性能の向上に大きな効果が得られる。一方、ステータ１７の圧入代は上記の通り最高使用温度に達して初めて略ゼロとなるように設定してあるので、より低温の通常の使用条件下ではステータ１７とハウジング嵌合部５５との間に十分な拘束力を確保して電動機１５を確実に固定しておくことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の変速機構造を各軸中心を通る断面にて示した縦断面図。
【図２】上記実施形態の変速機の第１ハウジングの右側面図。
【図３】同じく電動機ステータの外形形状を概略的に示す縦断面図。
【図４】同じく電動機ステータの外形形状を概略的に示す左側面図。
【符号の説明】
１０    エンジン出力軸
１１    電磁クラッチ（回転伝達機構）
１２    変速機の入力軸（第１軸）
１３    ベルト式無段変速機（ＣＶＴ）
１５    電動機
１６    電動機のロータ
１７    電動機のステータ
１７Ａ  切欠部
１７Ｂ  コイル
２３    変速機の出力軸（第２軸）
２７    アイドラ軸
３１    ファイナルギヤ
４１    第１ハウジング
４２    第２ハウジング
４４    第１室
４５    第１隔壁
４６    第２隔壁
４７    第２室
５１    第１ブリーザ孔
５２    第２ブリーザ孔
５３    ブラシホルダ
５５    嵌合部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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