(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機のロータに用いるロータシャフトにおいて、
該ロータシャフトは、中心軸の回りに回転可能に配設するシャフト内周部と、該シャフト内周部の外周に配設するシャフト外周部とを組み付けてなり、
上記シャフト内周部の内周面には、該シャフト内周部を上記中心軸に対して相対的に回転可能にするための内周側ベアリングが圧入してあり、
上記シャフト外周部は、上記シャフト内周部と係合する筒形状を有する筒状部と、該筒状部の外周側に配設し、磁気回路を形成するための磁性体を取り付けるための磁性体取付部とを一体形成してなり、
上記シャフト内周部と上記筒状部とは、当該シャフト内周部の外周面に対して中心軸線方向に沿って形成した外周スプラインと、当該筒状部の内周面に対して中心軸線方向に沿って形成した内周スプラインとの嵌合によって締結してあり、
上記筒状部の軸方向端面には、上記シャフト内周部の軸方向端面と対面する軸方向規制部品が配設してあり、
該軸方向規制部品は、上記筒状部の軸方向端面及び上記シャフト内周部の軸方向端面と対面する対面プレート部と、該対面プレート部から中心軸線方向にオフセットして形成した係止部とを有していると共に、該係止部が、上記筒状部の軸方向端面の近傍における外周面に形成した凸部によって係止されることにより、上記シャフト内周部が上記シャフト外周部に対して中心軸線方向へ位置ずれすることを規制するよう構成したことを特徴とするロータシャフト。
【請求項２】
請求項１において、上記軸方向規制部品は、上記筒状部の軸方向端面に吸着する磁力を有する磁性体から形成してあることを特徴とするロータシャフト。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記軸方向規制部品は、その周方向に分割して形成した複数の分割規制部からなり、
該複数の分割規制部は、上記筒状部の軸方向端面の全周に配設され、該筒状部の軸方向端面から上記外周スプライン及び上記内周スプラインの軸方向端面を覆う円弧形状に形成してあることを特徴とするロータシャフト。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項において、上記中心軸は、エンジンに連結されており、
上記ロータシャフトは、界磁巻線を配設してなるステータの内周側に回転可能に配置してあると共に、上記筒状部の外周面に設けた外周側ベアリングを介して上記ステータを固定したハウジングに対して回転可能であり、
上記軸方向規制部品は、上記係止部が上記外周側ベアリングによって押さえ付けられることによって、径方向への位置ずれが規制されていることを特徴とするロータシャフト。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項において、上記筒状部は、上記シャフト内周部に対して軸方向一方側に突出して形成してあり、
当該筒状部における上記内周スプラインは、上記シャフト内周部における上記外周スプラインに対して上記軸方向一方側に延長して形成してあることにより、上記シャフト内周部における上記外周スプラインと嵌合するだけでなく、上記中心軸の回りに相対的に回転可能に配設する動力伝達部品の外周面に対して中心軸線方向に沿って形成した外周スプラインとも嵌合するよう形成してあり、
上記シャフト内周部は、上記動力伝達部品によって上記軸方向一方側への位置ずれが規制されると共に、上記軸方向規制部品によって上記軸方向他方側への位置ずれが規制されるよう構成してあることを特徴とするロータシャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機のロータに用いるロータシャフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ハイブリッド車、電気自動車等に用いるモータ、ジェネレータ、モータジェネレータ等の回転電機においては、界磁巻線を設けたステータの内周側に、磁性体を設けたロータを回転可能に配設している。そして、ロータは、ロータシャフトと、このロータシャフトに取り付ける磁性体とを用いて構成している。このような車両用の回転電機は、例えば、特許文献１の車両用駆動装置の電動機支持機構に開示されている。
【０００３】
また、特許文献２においては、ロータシャフトの製造を容易にするために、ロータシャフトを、シャフト中心部と、その外周に配設するシャフト外周部とに分割し、シャフト外周部における中心穴内にシャフト中心部を焼嵌めして、両者を締結することが開示されている。
ところで、上記車両用の回転電機において、ロータシャフトは、エンジンに連結された回転軸に対して相対的に回転し、遊星歯車機構のサンギヤ等に動力を伝達する又は動力を伝達されるよう構成されている。そして、ロータシャフトの内周面には、回転軸との相対的な回転を行うためのニードルベアリング等のベアリングが設けてある。
【０００４】
しかしながら、特許文献１においては、ロータシャフトにベアリングを圧入する際には、サイズの大きなロータシャフトに対してベアリングを圧入する必要があり、ロータシャフトを保持する治具が大型化し、圧入の際に治具によってロータシャフトを保持する保持力を大きくする必要があった。
一方、特許文献２においては、２つの部品の焼嵌めを行う必要があり、ロータシャフトの組付が必ずしも容易ではなかった。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１５９２８７号公報
【特許文献２】特開２００７−１６６８６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、内周側ベアリングの組付及びシャフト内周部とシャフト外周部との２部品の組付を容易にすることができるロータシャフトを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、回転電機のロータに用いるロータシャフトにおいて、
該ロータシャフトは、中心軸の回りに回転可能に配設するシャフト内周部と、該シャフト内周部の外周に配設するシャフト外周部とを組み付けてなり、
上記シャフト内周部の内周面には、該シャフト内周部を上記中心軸に対して相対的に回転可能にするための内周側ベアリングが圧入してあり、
上記シャフト外周部は、上記シャフト内周部と係合する筒形状を有する筒状部と、該筒状部の外周側に配設し、磁気回路を形成するための磁性体を取り付けるための磁性体取付部とを一体形成してなり、
上記シャフト内周部と上記筒状部とは、当該シャフト内周部の外周面に対して中心軸線方向に沿って形成した外周スプラインと、当該筒状部の内周面に対して中心軸線方向に沿って形成した内周スプラインとの嵌合によって締結してあり、
上記筒状部の軸方向端面には、上記シャフト内周部の軸方向端面と対面する軸方向規制部品が配設してあり、
該軸方向規制部品は、上記筒状部の軸方向端面及び上記シャフト内周部の軸方向端面と対面する対面プレート部と、該対面プレート部から中心軸線方向にオフセットして形成した係止部とを有していると共に、該係止部が、上記筒状部の軸方向端面の近傍における外周面に形成した凸部によって係止されることにより、上記シャフト内周部が上記シャフト外周部に対して中心軸線方向へ位置ずれすることを規制するよう構成したことを特徴とするロータシャフトにある（請求項１）。
【０００８】
本発明のロータシャフトは、シャフト内周部とシャフト外周部との２部品に分割し、この２部品を締結する構造に工夫を行ったものである。
具体的には、ロータシャフトをシャフト内周部とシャフト外周部との２部品に分割したことにより、内周側ベアリングの圧入は、サイズが小さいシャフト内周部に対して行うことができる。これにより、シャフト内周部を保持する治具が大型化することを防止することができ、内周側ベアリングの圧入の際にはサイズの小さなシャフト内周部を保持することができ、その保持力を小さくすることができる。そのため、シャフト内周部への内周側ベアリングの組付を容易にすることができる。
【０００９】
そして、本発明においては、シャフト内周部とシャフト外周部との締結は、シャフト内周部に形成した外周スプラインと、シャフト外周部の筒状部に形成した内周スプラインとの嵌合によって行うことができる。このスプライン嵌合を行う際には、シャフト内周部とシャフト外周部とが中心軸線方向へ位置ずれをするおそれがあるのに対し、本発明においては、筒状部の軸方向端面に軸方向規制部品を配設し、この軸方向規制部品によって、シャフト内周部がシャフト外周部に対して中心軸線方向へ位置ずれすることを規制することができる。
【００１０】
このように、本発明においては、スプライン嵌合と軸方向規制部品とを用いた締結構造により、シャフト内周部とシャフト外周部との組付を容易にすることができる。
それ故、本発明のロータシャフトによれば、内周側ベアリングの組付及びシャフト内周部とシャフト外周部との２部品の組付を容易にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
上述した本発明のロータシャフトにおける好ましい実施の形態につき説明する。
本発明において、上記軸方向規制部品は、上記筒状部の軸方向端面及び上記シャフト内周部の軸方向端面と対面する対面プレート部と、該対面プレート部から中心軸線方向にオフセットして形成した係止部とを有していると共に、該係止部が、上記筒状部の軸方向端面の近傍における外周面に形成した凸部によって係止されることにより、中心軸線方向への位置ずれが規制されるよう構成されている。
これにより、軸方向規制部品自体の中心軸線方向への位置ずれを容易に規制することができる。
【００１２】
また、上記軸方向規制部品は、上記筒状部の軸方向端面に吸着する磁力を有する磁性体から形成することもできる（請求項２）。
この場合にも、軸方向規制部品自体の中心軸線方向への位置ずれを容易に規制することができる。なお、軸方向規制部品を磁性体から形成する構成は、軸方向規制部品に対面プレート部及び係止部を形成する構成と併用して、または単独で採用することができる。
【００１３】
また、上記軸方向規制部品は、その周方向に分割して形成した複数の分割規制部から構成し、該複数の分割規制部は、上記筒状部の軸方向端面の全周に配設され、該筒状部の軸方向端面から上記外周スプライン及び上記内周スプラインの軸方向端面を覆う円弧形状に形成することが好ましい（請求項３）。
この場合には、シャフト外周部に対する軸方向規制部品の組付が容易であり、かつ筒状部の軸方向端面の全周に配設した複数の分割規制部によって、シャフト内周部がシャフト外周部に対して中心軸線方向へ位置ずれすることを安定して規制することができる。
【００１４】
また、上記中心軸は、エンジンに連結し、上記ロータシャフトは、界磁巻線を配設してなるステータの内周側に回転可能に配置し、上記筒状部の外周面に設けた外周側ベアリングを介して上記ステータを固定したハウジングに対して回転可能にし、上記軸方向規制部品は、上記係止部が上記外周側ベアリングによって押さえ付けられることによって、径方向への位置ずれが規制されるよう構成することが好ましい（請求項４）。
この場合には、軸方向規制部品自体の径方向への位置ずれを容易に規制することができる。
【００１５】
また、上記筒状部は、上記シャフト内周部に対して軸方向一方側に突出して形成し、当該筒状部における上記内周スプラインは、上記シャフト内周部における上記外周スプラインに対して上記軸方向一方側に延長して形成してあることにより、上記シャフト内周部における上記外周スプラインと嵌合するだけでなく、上記中心軸の回りに相対的に回転可能に配設する動力伝達部品の外周面に対して中心軸線方向に沿って形成した外周スプラインとも嵌合するよう形成し、上記シャフト内周部は、上記動力伝達部品によって上記軸方向一方側への位置ずれが規制されると共に、上記軸方向規制部品によって上記軸方向他方側への位置ずれが規制されるよう構成することが好ましい（請求項５）。
この場合には、動力伝達部品を利用してシャフト外周部に対するシャフト内周部の軸方向一方側への位置ずれを規制すると共に、軸方向規制部品を用いてシャフト外周部に対するシャフト内周部の軸方向他方側への位置ずれを規制することができる。
【実施例】
【００１６】
以下に、本発明のロータシャフトにかかる実施例につき、図面を参照して説明する。
本例のロータシャフト３は、図１に示すごとく、回転電機１のロータ２に用いるものであり、中心軸１２の回りに回転可能に配設するシャフト内周部４と、シャフト内周部４の外周に配設するシャフト外周部５とを組み付けてなる。シャフト内周部４の内周面４０１には、シャフト内周部４を中心軸１２に対して相対的に回転可能にするための内周側ベアリング１３（本例ではニードルベアリング）が圧入してある（図６参照）。シャフト外周部５は、シャフト内周部４と係合する筒形状を有する筒状部５１と、筒状部５１の外周側に配設し、磁気回路を形成するための磁性体５４を取り付けるための磁性体取付部５３とを一体形成してなる。
【００１７】
シャフト内周部４と筒状部５１とは、シャフト内周部４の外周面４０２に対して中心軸線方向Ｌに沿って形成した外周スプライン４１と、筒状部５１の内周面５０１に対して中心軸線方向Ｌに沿って形成した内周スプライン５１１との嵌合によって締結してある（図５、図６参照）。図２に示すごとく、筒状部５１の軸方向端面には、シャフト内周部４の軸方向端面と対面する軸方向規制部品６が配設してある。ロータシャフト３は、軸方向規制部品６によって、シャフト内周部４がシャフト外周部５に対して中心軸線方向Ｌへ位置ずれすることを規制するよう構成してある。
【００１８】
以下に、本例のロータシャフト３につき、図１〜図６を参照して詳説する。
本例の回転電機１は、ハイブリッド車に用いるモータ、ジェネレータ又はモータジェネレータである。
図１に示すごとく、本例の中心軸１２は、エンジンに連結されており、エンジンの駆動を受けて回転駆動されるよう構成されている。ロータシャフト３に磁性体５４を配設してロータ２が形成されており、ロータ２は、ステータコア７１に界磁巻線７２を配設してなるステータ７の内周側に回転可能に配置してある。ステータ７は、ハウジング１１に固定してあり、ロータシャフト３は、シャフト外周部５における筒状部５１の外周面に設けた外周側ベアリング１４Ａ、Ｂ（本例ではボールベアリング）を介してハウジング１１に対して回転可能である。
【００１９】
ハイブリッド車においては、エンジンに連結された中心軸１２に同一軸線上に連結された動力分配用の遊星歯車機構と、この遊星歯車機構と連結された減速用の遊星歯車機構と、動力分配用の遊星歯車機構に連結され主に発電機として動作する回転電機１と、減速用の遊星歯車機構に連結され主に電動機として動作する回転電機とが配設されている。本例のロータシャフト３を用いて構成する回転電機１は、上記発電機として動作するものである。
また、図１に示すごとく、本例のロータシャフト３の軸方向一方側Ｌ１には、動力分配用の遊星歯車機構におけるサンギヤ８（動力伝達部品）が接続されている。
【００２０】
本例のシャフト外周部５における筒状部５１は、シャフト内周部４に対して軸方向一方側Ｌ１に突出して形成してある。筒状部５１における内周スプライン５１１は、シャフト内周部４における外周スプライン４１に対して軸方向一方側Ｌ１に延長して形成してある。シャフト外周部５の筒状部５１における内周スプライン５１１は、シャフト内周部４における外周スプライン４１と嵌合するだけでなく、動力分配用の遊星歯車機構におけるサンギヤ８の外周面に対して中心軸線方向Ｌに沿って形成した外周スプライン８１とも嵌合するよう形成してある。
なお、内周スプライン５１１及び外周スプライン４１、８１は、中心軸線方向Ｌに沿った複数の突起と溝とによって形成されている。
【００２１】
図２に示すごとく、本例の軸方向規制部品６は、シャフト外周部５の筒状部５１における軸方向他方側Ｌ２の端面５１５に配設してあり、筒状部５１の軸方向他方側Ｌ２の端部の外周面４０２に設けた外周側ベアリング１４Ａの内周側に配設してある。
そして、シャフト内周部４は、軸方向規制部品６によってシャフト外周部５に対する軸方向他方側Ｌ２への位置ずれが規制されると共に、図１に示すごとく、動力分配用の遊星歯車機構におけるサンギヤ８（動力伝達部品）によってシャフト外周部５に対する軸方向一方側Ｌ１への位置ずれが規制されるよう構成してある。
【００２２】
図２に示すごとく、軸方向規制部品６は、シャフト外周部５における筒状部５１の軸方向他方側Ｌ２の端面５１５及びシャフト内周部４の軸方向他方側Ｌ２の端面４２と対面する対面プレート部６２と、対面プレート部６２から中心軸線方向Ｌにオフセットして形成した係止部６３とを有している。また、係止部６３は、外周部６４によって対面プレート部６２に連結されている。
【００２３】
軸方向規制部品６は、係止部６３が、筒状部５１の軸方向他方側の端面５１５の近傍における外周面４０２に形成した凸部５１３によって係止されることにより、中心軸線方向Ｌへの位置ずれが規制されている。また、軸方向規制部品６は、係止部６３（外周部６４）が外周側ベアリング１４Ａによって押さえ付けられることによって、径方向への位置ずれが規制されている。これにより、回転時の遠心力を受けるときに、軸方向規制部品６が外れないように強固に保持することができる。
なお、軸方向規制部品６は、筒状部５１の軸方向端面に吸着する磁力を有する磁性体から形成することができ、シャフト内周部４及びシャフト外周部５は、軸方向規制部品６を吸着させることができる金属材料から構成することができる。軸方向規制部品６を磁性体から構成したときには、磁性体による磁力が微細な異物を吸着して、この異物が中心軸１２、外周側ベアリング１４Ａ等の摺動部位に混入することを抑制することができる。
【００２４】
また、図２に示すごとく、本例のシャフト外周部５における筒状部５１の外周面４０２には、その全周に凸部５１３が形成してある。この凸部５１３は、筒状部５１の軸方向他方側Ｌ２の端部の外周に陥没形成した凹部５１２における軸方向端面５１５の近傍において、径方向外方へ突出して形成されている。
図３、図４に示すごとく、本例の軸方向規制部品６は、シャフト外周部５に対する組付を容易にするために、周方向に分割して形成した複数の分割規制部６１からなる。複数の分割規制部６１は、筒状部５１の軸方向他方側Ｌ２の端面の全周に配設してあり、筒状部５１の軸方向他方側Ｌ２の端面５１５から外周スプライン４１及び内周スプライン５１１の軸方向他方側Ｌ２の端面を覆う円弧形状に形成してある。
【００２５】
図１、図５に示すごとく、シャフト外周部５における磁性体取付部５３は、筒状部５１の外周から径方向外方に向けて形成した円盤状部５２の外周側に設けてある。磁性体取付部５３における外周面には、回転電機１における磁気回路を形成するための磁性体５４が取り付けられる。
そして、回転電機１においては、ステータコア７１に配設した界磁巻線７２と、ロータシャフト３に配設した磁性体５４とによって、ロータ２を回転させるための磁気回路又はロータ２の回転によって発電を行うための磁気回路が形成される。
【００２６】
本例のロータシャフト３は、シャフト内周部４とシャフト外周部５との２部品に分割し、この２部品を締結する構造に工夫を行ったものである。
具体的には、ロータシャフト３をシャフト内周部４とシャフト外周部５との２部品に分割したことにより、図６に示すごとく、内周側ベアリング１３（ニードルベアリング）の圧入は、サイズが小さいシャフト内周部４に対して行うことができる。これにより、シャフト内周部４を保持する治具が大型化することを防止することができ、内周側ベアリング１３の圧入の際にはサイズの小さなシャフト内周部４を保持することができ、その保持力を小さくすることができる。そのため、シャフト内周部４への内周側ベアリング１３の組付を容易にすることができる。
【００２７】
そして、本例においては、シャフト内周部４とシャフト外周部５との締結は、シャフト内周部４に形成した外周スプライン４１と、シャフト外周部５の筒状部５１に形成した内周スプライン５１１との嵌合によって行うことができる。このスプライン嵌合を行う際には、シャフト内周部４とシャフト外周部５とが中心軸線方向Ｌへ位置ずれをするおそれがあるのに対し、本例においては、筒状部５１の軸方向他方側Ｌ２の端面５１５に軸方向規制部品６を配設しており、この軸方向規制部品６によって、シャフト内周部４がシャフト外周部５に対して中心軸線方向Ｌの軸方向他方側Ｌ２へ位置ずれすることを規制することができる。また、本例においては、動力分配用の遊星歯車機構におけるサンギヤ８（動力伝達部品）によって、シャフト内周部４がシャフト外周部５に対して中心軸線方向Ｌの軸方向一方側Ｌ１へ位置ずれすることを規制することができる。
【００２８】
また、本例においては、スプライン嵌合と軸方向規制部品６とを用いた締結構造により、シャフト内周部４とシャフト外周部５との組付を容易にすることができる。
それ故、本例のロータシャフト３によれば、内周側ベアリング１３の組付及びシャフト内周部４とシャフト外周部５との２部品の組付を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施例における、ロータシャフトを用いた回転電機を示す断面説明図。
【図２】実施例における、ロータシャフトの軸方向端面に配設した軸方向規制部品の周辺を示す断面説明図。
【図３】実施例における、ロータシャフトの軸方向端面に、軸方向規制部品を構成する複数の分割規制部を配置した状態を、中心軸線方向から見た状態で示す説明図。
【図４】実施例における、ロータシャフトの軸方向端面に、複数の分割規制部を配置する状態を、中心軸線方向から見た状態で示す説明図。
【図５】実施例における、シャフト外周部を示す断面説明図。
【図６】実施例における、シャフト内周部に内周側ベアリングを圧入する状態を示す断面説明図。
【符号の説明】
【００３０】
１  回転電機
１１  ハウジング
１２  中心軸
１３  内周側ベアリング
１４  外周側ベアリング
２  ロータ
３  ロータシャフト
４  シャフト内周部
４１  外周スプライン
５  シャフト外周部
５１  筒状部
５１１  内周スプライン
５１３  凸部
５３  磁性体取付部
５４  磁性体
６  軸方向規制部品
６１  分割規制部
６２  対面プレート部
６３  係止部
７  ステータ
Ｌ  中心軸線方向
Ｌ１  軸方向一方側
Ｌ２  軸方向他方側
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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