(57)【要約】【課題】外歯スプラインと内歯スプラインとの片当たりが先端部や根元部で発生しても騒音や振動を抑制することのできるスプライン構造を提供する。【解決手段】スプライン構造１０は、回転電機１４に連結されたロータ軸１６と、歯車１８ａに連結され、ロータ軸１６と一部が嵌合して同軸上に配置されたリダクション軸１８と、ロータ軸１６の内周に設けられた内歯スプライン２６と、リダクション軸１８の外周に設けられて内歯スプライン２６と噛合する外歯スプライン２８とを備える。内歯スプライン２６および外歯スプライン２８の少なくとも一方は、連結された回転電機１４または歯車１８ａから離間する方向に向かって歯丈が低くなるように形成されている。【選択図】図３
2019082184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる向きのトルクを付与する２つのトルク付与部のいずれか一方に連結された第１回転要素と、
前記２つのトルク付与部の他方に連結され、前記第１回転要素と一部が嵌合して同軸上に配置された第２回転要素と、
前記第１回転要素の内周に設けられた内歯スプラインと、
前記第２回転要素の外周に設けられ、前記内歯スプラインと噛合する外歯スプラインと、
を備えるスプライン構造であって、
前記内歯スプラインおよび前記外歯スプラインの少なくとも一方は、連結された前記トルク付与部から離間する方向に向かって歯丈が低くなるように形成されていることを特徴とするスプライン構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１回転要素の内周に設けられた内歯スプラインと、第２回転要素の外周に設けられて内歯スプラインに噛合する外歯スプラインとを備えるスプライン構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
スプライン構造では、一方の内周に設けられた複数の内歯スプラインと他方の外周に設けられた複数の外歯スプラインが噛合することにより、２つの回転要素間で軸方向に生じる変位を許容しながら動力伝達を行う。スプライン構造は、例えば特許文献１に示されるように、ハイブリッド車両における回転電機のロータ軸とリダクション軸との間に設けられている。スプライン構造では外歯スプラインおよび内歯スプラインとも軸方向に沿って一定の歯丈であり、かつ軸に対して平行な直線形状に形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−５３３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、スプライン構造における外歯スプラインおよび内歯スプラインは、一般的な歯車の歯と異なり軸方向に適度に長尺に形成されている。スプライン構造にトルクがかかるとその反力により僅かながら捩じれが生じ、長尺な外歯スプラインおよび内歯スプラインにも捩じれ変形が発生して僅かに曲線状となる。また、外歯スプラインおよび内歯スプラインは、製造誤差による歪みに起因して軸に対して僅かに非平行となっている場合もある。
【０００５】
このように、外歯スプラインまたは内歯スプラインが捩じれ気味に曲線状となり、または軸方向に非平行となっている場合には、互いに軸方向に沿った全面で噛合できず先端部または根元部の狭い部分同士で噛合する、いわゆる片当たり状態となりうる。片当たりがばらついて発生すると軸のねじれ量もばらつくことになり、騒音や振動が発生するとともに、製品の個体差による強度のばらつきの要因ともなる。
【０００６】
さらに、片当たりの箇所が先端側と根元側では見かけ上の軸長さが異なることになって軸の振動周波数が異なる。図５に示すように、軸の振動周波数によって振動レベルは一定ではないため、先端部や根元部でばらついて片当たりが発生すると振動レベルも安定しなくなる。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、外歯スプラインと内歯スプラインとの片当たりが先端部や根元部で発生しても騒音や振動を抑制して安定させることのできるスプライン構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるスプライン構造は、互いに異なる向きのトルクを付与する２つのトルク付与部のいずれか一方に連結された第１回転要素と、前記２つのトルク付与部の他方に連結され、前記第１回転要素と一部が嵌合して同軸上に配置された第２回転要素と、前記第１回転要素の内周に設けられた内歯スプラインと、前記第２回転要素の外周に設けられ、前記内歯スプラインと噛合する外歯スプラインと、を備えるスプライン構造であって、前記内歯スプラインおよび前記外歯スプラインの少なくとも一方は、連結された前記トルク付与部から離間する方向に向かって歯丈が低くなるように形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明にかかるスプライン構造では、内歯スプラインおよび外歯スプラインの少なくとも一方が、トルク付与部から離間する方向に向かって歯丈が低くなるように形成されている。したがって、トルク付与部から近い側で片当たりが発生すると、見かけ上の軸長さが短くて軸の捩じれ量が小さい一方、歯丈が高いので周方向への倒れ込み量は大きく、両者は相殺される。また、トルク付与部から遠い側で片当たりが発生すると、見かけ上の軸長さが長くて軸の捩じれ量が大きい一方、歯丈が低いので周方向への倒れ込み量は小さく、両者は相殺される。このようにして、軸全体としての捩じれ量はほぼ一定に保たれ、片当たりが先端部や根元部で発生しても騒音や振動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本実施の形態にかかるスプライン構造が設けられた動力機構の一部拡大断面図である。
【図２】図２は、回転電機およびロータ軸の斜視図である。
【図３】図３は、本実施の形態にかかるスプライン構造およびその周辺部の断面図である。
【図４】図４は、本実施の形態の変形例にかかるスプライン構造およびその周辺部の断面図である。
【図５】図５は、軸の振動周波数と振動レベルとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかるスプライン構造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。
【００１２】
図１は、本実施の形態にかかるスプライン構造１０が設けられたハイブリッド車両における動力機構１２の一部拡大断面図である。動力機構１２は回転電機（トルク付与部）１４と、回転電機１４のロータ軸（第１回転要素）１６と、ロータ軸１６とスプライン構造１０で動力伝達が行われるリダクション軸（第２回転要素）１８と、リダクション軸１８の歯車１８ａ（トルク付与部）と噛合するカウンタドリブンギア（トルク付与部）２０とを有する。ロータ軸１６は回転電機１４を挟んだ左右でベアリング２２ａ，２２ｂにより軸支されている。リダクション軸１８は歯車１８ａを挟んだ左右でベアリング２４ａ，２４ｂにより軸支されている。
【００１３】
ロータ軸１６は中空部１６ａを有する筒形状である。リダクション軸１８は中空部１８ｂを有する筒形状であり、先端部はロータ軸１６の中空部１６ａに嵌まり込んで同軸上に配置されている。ロータ軸１６の内周には複数の内歯スプライン２６が等角度間隔で形成されており、リダクション軸１８の外周には複数の外歯スプライン２８が等角度間隔で形成されている。内歯スプライン２６と外歯スプライン２８は噛合してスプライン構造１０を構成している。スプライン構造１０はロータ軸１６およびリダクション軸１８を含む。
【００１４】
ロータ軸１６はベアリング２２ａ，２２ｂにより高精度に軸支されており、ステータとの隙間が小さく設定されて回転効率が高い。一方、カウンタドリブンギア２０はギア機構を介して駆動輪やエンジンに接続されている。ロータ軸１６は電機系要素の回転電機１４に連結されているのに対して、リダクション軸１８はギア機構等の機械系要素に連結されており精度が異なっているが、スプライン構造１０によりロータ軸１６とリダクション軸１８との相対的な軸方向変位が許容されていることから、相互の精度に影響がない。
【００１５】
回転電機１４をモータとして作用させる場合には、該回転電機１４は駆動源として正のトルクを発生させ、カウンタドリブンギア２０および歯車１８ａは負荷として負のトルクを発生させる。エンジン動力による走行時または制動時で回転電機１４を回生に用いる場合には、カウンタドリブンギア２０および歯車１８ａは正のトルクを発生させ、回転電機１４は負のトルクを発生させることになる。いずれの場合においても、回転電機１４とカウンタドリブンギア２０および歯車１８ａは互いに異なる向きのトルクを付与する。これによりロータ軸１６とリダクション軸１８における回転電機１４から歯車１８ａの間に捩じりトルクＴが発生することになり、この捩じりトルクＴはスプライン構造１０にも作用する。ロータ軸１６に捩じりトルクＴが作用する様子を図２に模式的に示す。
【００１６】
図３に示すように、リダクション軸１８の先端に設けられた外歯スプライン２８は図３における右側である根元部２８ａ、つまりトルク付与部としての歯車１８ａに近い側では、歯丈が内歯スプライン２６と同程度で十分に高く、反対の先端部２８ｂに向かって歯丈が徐々に低くなるように形成されている。内歯スプライン２６の歯丈は、ロータ軸１６の内面とリダクション軸１８の外面との隙間幅にほぼ等しく、軸方向に沿って一定である。
【００１７】
スプライン構造１０に捩じれトルクＴがかかるとその反力により僅かながら捩じれが生じ、長尺な外歯スプライン２８および内歯スプライン２６にも捩じれ変形が発生して僅かに曲線状となる。また、外歯スプライン２８および内歯スプライン２６は製造誤差による歪みに起因して軸に対して僅かに非平行となっている場合もある。その結果として外歯スプライン２８は内歯スプライン２６に対して片当たり状態となりうる。
【００１８】
まず、外歯スプライン２８の根元部２８ａが内歯スプライン２６に当接して先端部２８ｂが内歯スプライン２６と離間する状態になると、リダクション軸１８の見かけ上の軸長は、トルク付与部としての歯車１８ａから動力伝達部の根元部２８ａまでの距離Ｌ１ａとなる。距離Ｌ１ａは比較的短いためリダクション軸１８の捩じれ剛性は高くなって捩じれ量は小さくなる。一方、根元部２８ａは歯丈が高いことからそれだけ周方向への倒れ込み量は大きい。したがって、この場合には距離Ｌ１ａ間の捩じれ量が小さく、根元部２８ａの倒れ込み量が大きいことから両者は相殺されることになる。
【００１９】
また、外歯スプライン２８の先端部２８ｂが内歯スプライン２６に当接して根元部２８ａが内歯スプライン２６と離間する状態になると、リダクション軸１８の見かけ上の軸長は、トルク付与部としての歯車１８ａから動力伝達部の先端部２８ｂまでの距離Ｌ１ｂとなる。距離Ｌ１ｂは比較的長いためリダクション軸１８の捩じれ剛性は低くなって捩じれ量は大きくなる。一方、先端部２８ｂは歯丈が低いことからそれだけ周方向への倒れ込み量は小さい。したがって、この場合には距離Ｌ１ｂ間の捩じれ量が大きく、先端部２８ｂの倒れ込み量が小さいことから両者は相殺されることになる。
【００２０】
リダクション軸１８の全体としての捩じれ量は、軸部分の捩じれ量と外歯スプライン２８の倒れ込み量の合計として表されることから、結果として根元部２８ａで片当たりが生じる場合でも先端部２８ｂで片当たりが生じる場合でも全体としての捩じれ量はほぼ一定となる。これにより、片当たりが根元部２８ａや先端部２８ｂでばらついて発生したとしてもリダクション軸１８の全体としての捩じれ量はほぼ一定に保たれて騒音や振動が抑制され、そのレベルもほぼ一定で安定する。また、外歯スプライン２８および内歯スプライン２６の製造誤差に基づく個体差として、片当たりが根元部２８ａで発生しても先端部２８ｂで発生しても強度のばらつきがない。
【００２１】
次に、本実施の変形例にかかるスプライン構造１０ａについて図４を参照しながら説明する。スプライン構造１０ａは上記の動力機構１２におけるスプライン構造１０と同じ箇所に適用されている。スプライン構造１０ａにおける外歯スプライン２８の歯丈は、ロータ軸１６の内面とリダクション軸１８の外面との隙間幅にほぼ等しく、軸方向に沿って一定である。スプライン構造１０ａにおける内歯スプライン２６は図４における左側である根元部２６ａ、つまりトルク付与部としての回転電機１４に近い側では、歯丈が外歯スプライン２８と同程度で十分に高く、反対の先端部２６ｂに向かって歯丈が徐々に低くなるように形成されている。
【００２２】
スプライン構造１０ａにおいては、内歯スプライン２６の根元部２６ａが外歯スプライン２８に当接して先端部２６ｂが外歯スプライン２８と離間する状態になると、ロータ軸１６の見かけ上の軸長は、トルク付与部としての回転電機１４から動力伝達部の根元部２６ａまでの距離Ｌ２ａとなる。距離Ｌ２ａは比較的短いためロータ軸１６の捩じれ剛性は高くなって捩じれ量は小さくなる。一方、根元部２６ａは歯丈が高いことからそれだけ周方向への倒れ込み量は大きい。したがって、この場合には距離Ｌ２ａ間の捩じれ量が小さく、根元部２６ａの倒れ込み量が大きいことから両者は相殺されることになる。
【００２３】
また、内歯スプライン２６の先端部２６ｂが外歯スプライン２８に当接して根元部２６ａが外歯スプライン２８と離間する状態になると、ロータ軸１６の見かけ上の軸長は、トルク付与部としての回転電機１４から動力伝達部の先端部２６ｂまでの距離Ｌ２ｂとなる。距離Ｌ２ｂは比較的長いためロータ軸１６の捩じれ剛性は低くなって捩じれ量は大きくなる。一方、先端部２６ｂは歯丈が低いことからそれだけ周方向への倒れ込み量は小さい。したがって、この場合には距離Ｌ２ｂ間の捩じれ量が大きく、先端部２６ｂの倒れ込み量が小さいことから両者は相殺されることになる。
【００２４】
このようにしてスプライン構造１０ａにおいては、根元部２６ａや先端部２６ｂで片当たりがばらついて発生したとしてもロータ軸１６の全体としての捩じれ量はほぼ一定に保たれて騒音や振動が抑制され、そのレベルもほぼ一定で安定する。スプライン構造１０とスプライン構造１０ａは複合的な構成として、内歯スプライン２６および外歯スプライン２８の両方が先端に向かって低くなるように形成されていてもよい。
【００２５】
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。
【符号の説明】
【００２６】
１０，１０ａ  スプライン構造
１２  動力機構
１４  回転電機（トルク付与部）
１６  ロータ軸（第１回転要素）
１８  リダクション軸(第２回転要素）
１８ａ  歯車（トルク付与部）
２６ａ，２８ａ  根元部
２６ｂ，２８ｂ  先端部
２６  内歯スプライン
２８  外歯スプライン
【図１】
2019082184.tif 000003
【図２】
2019082184.tif 000004
【図３】
2019082184.tif 000005
【図４】
2019082184.tif 000006
【図５】
2019082184.tif 000007