(57)【要約】【課題】エンジンと変速機の間にモータを配置したハイブリッド原動機において、モータ回転軸の軸受け構造を改良して原動機全長を短縮化する。【解決手段】ロータ２３の本体からエンジン側に突出する回転軸２４Ａの端部を、フライホイール１１の中心部に設けたパイロットベアリング２６によって軸受けすると共に、ロータ２３の本体から変速機側に突出する回転軸２４Ｂの端部を、変速機側のフロントギアハウジング４１に固定されたメインベアリング４２で軸受けし、該回転軸２４Ｂに設けた孔３０を通したメインドライブシャフト４３の先端部に形成したスプライン４４と、孔３０に形成したスプライン３１とを嵌合させ、メインベアリング４２がメインドライブシャフト４３の軸受けを兼ねる構成とした。【選択図】図２
2007126065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンとモータと変速機とを主たる原動機要素とし、エンジンと変速機との間にモータを配置した構造のハイブリッド原動機において、
モータ回転軸のエンジン側端部を、該エンジン側の回転部材に設けられたベアリングにより軸受けすると共に、モータ回転軸の変速機側端部を、変速機側の回転軸用のベアリングに該変速機側回転軸と兼用して軸受けする構造としたことを特徴とするハイブリッド原動機におけるモータ回転軸の軸受け装置。
【請求項２】
前記エンジン側のベアリングは、エンジンの回転部材の回転中心部に設けられることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド原動機におけるモータ回転軸の軸受け装置。
【請求項３】
前記エンジンの回転部材は、クランクシャフトまたはフライホイールであることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド原動機におけるモータ回転軸の軸受け装置。
【請求項４】
前記変速機側のベアリングは、変速機側の固定部材に設けられることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のハイブリッド原動機におけるモータ回転軸の軸受け装置。
【請求項５】
前記変速機側のベアリングは、変速機のメーンドライブシャフトまたはこれに類する回転軸を兼ねて軸受けすることを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド原動機におけるモータ回転軸の軸受け装置。
【請求項６】
モータ回転軸の変速機側端部と、変速機のメーンドライブシャフトまたはこれに類する回転軸のモータ側端部とが、同心上にスプライン結合されていることを特徴とする請求項５に記載のハイブリッド原動機におけるモータ回転軸の軸受け装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン（内燃機関）と変速機との間にモータ（電動機）を配置した構造のハイブリッド原動機におけるモータの軸受け構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、エンジンと変速機との間にモータを配置した構造のハイブリッド原動機が示されている。
この種のハイブリッド原動機において、モータ回転軸の軸受け構造は、モータのロータ本体からエンジン側と変速機側とに突出する回転軸を、モータハウジングに設けられた一対の専用のベアリングで軸受けする構造となっている。
【０００３】
一方、エンジン側には、モータ回転軸をフライホイールに軸芯を合わせるためのパイロットベアリング、変速機側には、変速機のメインドライブシャフトを軸受けするベアリングが別個に設けられている。
【特許文献１】特開２００４−１１４７７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現行の小型車では、エンジンと駆動輪の配置を示す型式として、前置エンジンによって前輪を駆動する方式が多数である。これをハイブリッド化するに際し、通常トルクコンバータまたはクラッチが格納されているスペースにモータを格納する必要が生じるが、必要な動力を満たすモータを取り付けようとすると、原動機の全長が大きくなってしまい、小型車の狭いエンジンルームに搭載することが難しいというレイアウトの制約が大きな課題となっている。
【０００５】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、モータ回転軸の軸受構造を改善することにより、必要な動力のモータを取り付けつつ、原動機全長の増大を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このため、本発明は、
エンジンとモータと変速機とを主たる原動機要素とし、エンジンと変速機との間にモータを配置した構造のハイブリッド原動機において、
モータ回転軸のエンジン側端部を、該エンジン側の回転部材に設けられたベアリングにより軸受けすると共に、モータ回転軸の変速機側端部を、変速機側の回転軸用のベアリングに該変速機側回転軸と兼用して軸受けする構造とした。
【０００７】
このようにすれば、エンジン側の回転部材に設けられたベアリングと、変速機側に設けられたベアリングにより、モータの回転軸が軸受けされるので、モータ専用のベアリングを省略できる分、原動機軸方向の長さを短縮できるので、必要な動力のモータを取り付けつつ、原動機全長の増大を回避することができる。
なお、後述するように、ベアリングの機能を兼用してもモータの軸受け強度を十分確保できることが確認され、かつ、ベアリング数を必要最小限に減らすことにより、単純にコストを低減できるのみならず、外乱等により原動機の強度的に弱い部分に加わる荷重を、ベアリングによる拘束を減らせることにより、軽減できることで、原動機の耐久性も向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、実施形態の全体概要構成を示す。
走行用の原動機として、エンジン１と、モータ２と、変速機３と、を主たる原動機要素とし、エンジン１と変速機３との間に、モータ２を配置したハイブリッド原動機としている。
【０００９】
エンジン１は、出力軸（クランクシャフト）端部にフライホイール１１が連結され、該フライホイール１１とモータ２との間に電磁クラッチ２５を備え、該電磁クラッチ２５のＯＮ、ＯＦＦによって、エンジン１の駆動力のモータ２への伝達／遮断を切り換えられるようになっている。変速機３の出力は、車軸４を介して車輪５に伝達される。
かかる基本的なシステム構成において、モータ２の回転軸を、モータ２単体では軸受けせず、回転軸の両端部をフライホイール１１に設けたパイロットベアリング２６と、変速機３のメインドライブシャフトまたはこれに類する回転軸の軸受け用のメインベアリング４２とで軸受けする構成とする。
【００１０】
図２は、要部詳細を示す。
モータ２は、ステータ２２の外周を覆うモータハウジング２１内に収納支持される。ステータ２２内側に設けられるロータ２３のエンジン側に突出する回転軸２４Ａには、電磁クラッチ２５が貫通して取り付けられ、回転軸２４Ａの先端部は、フライホイール１１に設けられたパイロットベアリング２６に軸受けされている。
【００１１】
前記電磁クラッチ２５は、ロータ２３側から順にコイル収納ケース２５Ａ、回転ピース２５Ｂ、浮動ピース２５Ｃを備えて構成され、コイル収納ケース２５Ａは、下端部に連結された回り止め部材２８を介してモータハウジング２１底壁に回り止め支持されている。
前記回転ピース２５Ｂは、モータ２の回転軸２４Ａにキー結合されて一体に回転する。一方、前記浮動ピース２５Ｃは、フライホイール１１に対して、一体に回転するが軸方向には所定量移動可能に取り付けられる。
【００１２】
そして、前記コイル収納ケース２５Ａ内のコイルを通電すると、回転ピース２５Ｂが磁化され、磁力によって浮動ピース２５Ｃを吸着し、これにより、エンジン１のトルクがフライホイール１１から浮動ピース２５Ｃ、回転ピース２５Ｂを介してモータ２の回転軸２４Ａに伝達される。一方、前記コイルの非通電時は、回転ピース２５Ｂと浮動ピース２５Ｃとが離れて、エンジントルクのモータ２への伝達は遮断される。
【００１３】
なお、前記回転軸２４Ａは、コイル収納ケース２５Ａ内でベアリング２７によって軸受けされているが、コイル収納ケース２５Ａが前記回り止め部材２８のみで柔構造で支持されるので、前記ベアリング２７は、電磁クラッチ２５をモータ２の回転軸２４Ａに対して芯ずれなく、かつ、回転軸２４を円滑に回転させるように取り付けるためのもので、モータ２の回転軸２４を拘束して支持するものではない。
【００１４】
一方、ロータ２３の変速機３側に突出する回転軸２４Ｂは、前記モータハウジング２１の変速機側端面に締結された変速機のフロントギアハウジング４１中心部のハブに取付けられたメインドライブシャフト（またはこれに類する回転軸）用のメインベアリング４２に軸受けされる。
回転軸２４Ｂには、ロータ本体中心部に形成される油冷却室２９と連通して軸方向に貫通する孔３０が形成される。該孔３０は、ロータ本体側に小径部、変速機側に大径部が段付形成され、小径部内周面には、スプライン３１が形成されている。
【００１５】
一方、変速機３のメインドライブシャフト４３は、先端部が小径に段付形成され、その小径部外周面にスプライン４４が形成されている。
そして、前記ハブにフランジを締結して取り付けた円筒状シュラウド部材４５の軸孔４６に前記メインドライブシャフト４３の端部を挿入し、シュラウド部材４５より突出する先端部外周のスプライン４４を、回転軸２４Ｂのスプライン３１と嵌合させる。これにより、ロータ２２とメインドライブシャフト４３が一体に回転する。
【００１６】
また、孔３０の大径部内周面とシュラウド部材４５の外周面との間には、環状の隙間４７を有し、回転軸２４Ｂのスプライン３１形成部の外周側部分には、ロータ本体の油冷却室２９と前記環状の隙間４７とを連通するように、複数の油孔４８が貫通して形成されている。同様に、シュラウド部材４５のフランジにも、前記環状の隙間４７とフロントギアハウジング４１より変速機側の内部空間とを連通するように、複数の油孔４９が貫通して形成されている。
【００１７】
一方、メインドライブシャフト４３の中心軸に沿って、油通路５０が形成され、前記変速機側内部空間で該油通路４９から径方向に分岐する油孔（図示せず）が形成されている。
さらに、フロントギアハウジング４１内の前記シュラウド部材４５と近接する位置に、メインドライブシャフト４３に係合して回転駆動されるオイルポンプ（図示せず）を設け、該オイルポンプから吐出されたオイルが、前記油孔４９、環状の隙間４７、油孔４８を通ってロータ本体の油冷却室２９に供給され、ロータ本体を冷却した後、メインドライブシャフト４３の油通路５０を介して、変速機の被潤滑部に供給され、潤滑を行う。なお、油孔４９を通ったオイルの一部は、回転軸２４Ｂ端面とシュラウド部材４４のフランジ裏面との隙間を通ってメインベアリング４２にも供給されて、該メインベアリング４２を潤滑する。
【００１８】
以上示したように、本発明では、モータ２（ロータ２３）の回転軸２４Ａ，２４Ｂは、モータ単体では軸受けされず、実質的に、エンジン１側の回転部材であるフライホイール１１にパイロットベアリング２６を介して軸受けされると共に、変速機３側のメインベアリング４２を介してメインドライブシャフト４３と兼用で軸受けされる。なお、これらパイロットベアリング２６及びメインベアリング４２は、従来モータ専用のベアリングを設けた場合のパイロットベアリング及びメインベアリングに対して強化は必要であるが、後述するように回転軸の拘束が少なくなる分、負荷が軽減されることなどにより、モータ軸受けに必要な強度を確保できることが確認された。
【００１９】
これを、モータ単体でロータ回転軸を２つの専用の軸受（フロント及びリアベアリング）で支持する従来の軸受構造と比較する。
従来構造でも、上記パイロットベアリングは、フライホイールの回転中心軸とロータ回転軸との芯ずれを防止するため必要であり、変速機側のメインベアリングは、メインドライブシャフト等を軸受けするため当然に必要である。このように、従来構造では、エンジン、モータ、変速機にそれぞれベアリングを設け、ベアリング数に応じてベアリング取り付け用のスペースを確保する必要があるため、モータ乃至ハイブリッド原動機の軸長が大きくなっていた。
【００２０】
また、従来構造では、ベアリングの芯直度確保のために、高い精度を必要とする。
すなわち、パイロットベアリング、フロント及びリアベアリング、オイルポンプ、モータ及び変速機の回転軸が、高い芯直度を必要とする。特に、静止・常温状態では製作時の芯直度が維持できるが、走行時に路面から水しぶきを浴び熱歪を生じたとき、衝撃を受けた時などは、かなりたわむ。
【００２１】
このとき、パイロットベアリングなどへのストレスを考慮してモータ内部のフロント及びリアベアリングを、大きな荷重に耐えられるものを用いると、モータは変速機などが変形している状態では、これらのモータ専用のベアリングによって芯ずれを生じないように動きを拘束されるために、エンジン側のパイロットベアリングや変速機側のメインベアリングに、大きなストレスをもたらし、これらベアリングの破損につながる。
【００２２】
結果として、モータ自体の運転によって発生する振動や回転力に起因するストレスは小さいにも関わらず、原動機の熱変形などによって発生する派生的なストレスの方が大きくなってしまい、破損に至る。これは、モータをエンジンと変速機との間に挟んで構成する型式のハイブリッド原動機特有の問題である。
また、ロータ前後の構造が複雑化するという問題もある。
【００２３】
ベアリングを支えるためには、ある程度の強度をもった構造物を必要とし、これら形状はかなり複雑かつ、スペースを必要とする。とりわけ、フロントエンジンによって前輪を駆動するＦＦ型車に用いるモータを設定する場合は、モータ軸の極端な切り詰めが必要になる。上記のように、ベアリングを多く備えた従来構造では、ロータ幅の短縮が必要になり、それは、モータの出力を低下させる結果となる。
【００２４】
この他、構造の複雑化に伴いハウジング形状が複雑となるため、ハウジング形成用の鋳物の価格も高価になり、加工経費もかかるという問題もある。
これに対し、上記実施形態で示したハイブリッド原動機は、従来モータ単体に設けられていた専用のベアリングを、省略できることにより、従来の軸受け構造に比較して、以下の改善効果が得られる。
【００２５】
既述のように、路面から受ける熱的な影響や衝撃によって全長の長くなった原動機ではひずみを受け、従来のベアリング取り付け数が多く拘束の多い構造では、この拘束が災いして弱点を持つ部分の破損を招いてしまうのに対し、本発明に係る軸受け構造では、ベアリング取り付け数を減らせることにより、原動機のひずみをベアリング部分で柔軟に吸収し、軸受の破損を防止できる。
【００２６】
また、モータ専用のベアリングを持たないため、その分スペースが空き、動力発生に必要なロータ及びステータの幅を拡張でき、強力なモータの必須条件を満たすことができる。
モータ専用のベアリングおよびその支持用ハウジングを省略できるため、複雑な形状の鋳物が必要なくなり、これに伴って、加工工数の大幅低減が可能となり、製造コストを大きく引き下げることができる。
【００２７】
モータ２のフロントベアリングを兼用するパイロットベアリング２６は、使用時間のほとんどをエンジン１とモータ２が共に運転されるので、相対運動を生じる時間が少なく、比較的負荷は小さい。これに対し、モータ２のリアベアリングを兼ねるメインベアリング４２は、アウターレースは静止したハウジングに固定されているので、常時相対運動を伴い、負荷が大きい。
【００２８】
このメインベアリング４２に対しては、既述のように変速機内部のオイルによって湿式潤滑を実施できるので、耐久性の確保を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施形態の全体システムの概要構成を示す図。
【図２】同上実施形態の要部詳細を示す図。
【符号の説明】
【００３０】
１      エンジン
２      モータ
３      変速機
２１      モータハウジング
２２      ステータ
２３      ロータ
２４Ａ      ロータの回転軸（エンジン側）
２４Ｂ      ロータの回転軸（変速機側）
２５      電磁クラッチ
２６      パイロットベアリング
３０      孔
３１      回転軸のスプライン
４１      フロントギアハウジング
４２      メインベアリング
４３      メインドライブシャフト
４４      メインドライブシャフトのスプライン
４７      環状の隙間
４８      油孔
４９      油孔
５０      油通路
【図１】
2007126065.tif 000003
【図２】
2007126065.tif 000004