(57)【要約】【課題】車両用駆動装置をコンパクトにすることができ、さらに組付性が向上した車両用駆動装置の電動機支持機構を提供する。【解決手段】第１電動機２０第１ロータシャフト４２は、両端が入力軸１８の外周面に配設されたニードルベアリング４８、５０を介して回転可能に支持され、第１ロータシャフト４２の軸心方向端部に配置されたスラストニードルベアリング５４、５８によって軸心方向に支持される。このように、第１ロータシャフト４２の支持をニードルベアリングにすることで、軸受を搭載するスペースを最小限にすることができ、駆動装置１０をコンパクトにすることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端がエンジンに連結された回転軸と、該回転軸の同軸心上に順次配置された第１の電動機および第２の電動機と、前記第１および第２の電動機の間に介在され前記エンジンおよび前記第１および第２電動機の駆動力を遊星歯車によって動力分配する動力分配機構と、を備えた車両用駆動装置であって、
前記回転軸は、非回転部材であるハウジングケースのケース壁に固定された一対の玉軸受を介してその両端が回転可能に支持され、
前記第１および第２の電動機の少なくとも一方のロータを支持するロータ軸は、前記回転軸の外周に配置されたころ軸受を介して該回転軸に回転可能に支持されると共に、前記ケース壁または前記回転軸と前記ロータ軸の軸心方向端部との間に介在されたスラストころ軸受によって、該ロータ軸が軸心方向に支持されることを特徴とする車両用駆動装置の電動機支持機構。
【請求項２】
前記第１または第２の電動機のロータ軸は、前記動力分配機構のサンギヤと一体的に成形されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用駆動装置の電動機支持機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用の駆動装置にかかり、特に、その駆動装置に備えられる電動機の支持機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンなどの駆動力源の出力を電動機と出力部材とに分配する動力分配機構を備えた車両用駆動装置が知られている。例えば、非特許文献１に記載されたハイブリッド車両用駆動装置がそれである。非特許文献１では、主に発電用として機能するジェネレータと、主に駆動用として機能するモーターの２つの電動機を備えている。また、エンジンの動力を発電機と出力部材に分配する動力分配用の遊星歯車装置と、モーターの回転を減速させる減速用の遊星歯車装置との２つの遊星歯車装置を同軸心上に備えている。このような駆動装置では、電動機に与える電気的な負荷を制御することによって出力部材の回転速度を無段階に制御することが可能となり、エンジンを最適な状態に維持しつつ車両を走行させることができる。
【０００３】
【非特許文献１】新型車解説書  トヨタハリアーハイブリッド（２００５年３月発行）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前記非特許文献１に記載の車両用駆動装置においては、ジェネレータおよびモータのロータ軸は、それぞれハウジングケースの外周より内周側に伸びるケース壁の内周縁に圧入されたボールベアリングによって両端が回転可能に支持されている。すなわち、ロータ軸はボールベアリングを介して、ハウジングケースによって支持されている。このような支持機構では、ボールベアリングをケース壁に圧入する工程が多くなり、組付性に問題があった。さらに、それぞれのロータ軸を支持するボールベアリングはロータ軸の外周側に嵌め付けられるので、ロータ軸を支持するボールベアリングの内径寸法が大きくなるためにボールベアリング自体が大型化し、そのボールベアリングを搭載するスペースが増大し全体としても車両用駆動装置が大型化する恐れがあった。
【０００５】
また、非特許文献１において、ジェネレータのロータ軸は動力分配機構のサンギヤにスプライン嵌合によって連結されている。このスプライン嵌合部によって車両用駆動装置の軸長が長くなる問題があった。この問題を解消するため、ジェネレータのロータ軸とサンギヤとを一体的に成形するで軸長を短くすることもできるが、組付性の問題からボールベアリングの内径がサンギヤの外周径よりも大きくしなければ組付が不可能であるため、ボールベアリングの内径を大きくしなければならなくなり、結果として車両用駆動装置が大型化してしまい問題の解決にはならなかった。
【０００６】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、車両用駆動装置をコンパクトにすることができ、さらに組付性が向上した車両用駆動装置の電動機支持機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための、請求項１にかかる発明の要旨とするところは、（ａ）一端がエンジンに連結された回転軸と、その回転軸の同軸心上に順次配置された第１の電動機および第２の電動機と、前記第１および第２の電動機の間に介在され前記エンジンおよび前記第１および第２電動機の駆動力を遊星歯車によって動力分配する動力分配機構と、を備えた車両用駆動装置であって、（ｂ）前記回転軸は、非回転部材であるハウジングケースのケース壁に固定された一対の玉軸受を介してその両端が回転可能に支持され、（ｃ）前記第１および第２の電動機の少なくとも一方のロータを支持するロータ軸は、前記回転軸の外周に配置されたころ軸受を介してその回転軸に回転可能に支持されると共に、前記ケース壁または前記回転軸と前記ロータ軸の軸心方向端部との間に介在されたスラストころ軸受によって、そのロータ軸が軸心方向に支持されることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２にかかる発明の要旨とするところは、請求項１の車両駆動装置の電動機支持機構において、前記第１または第２の電動機のロータ軸は、前記動力分配機構のサンギヤと一体的に成形されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１にかかる発明の車両用駆動装置の電動機支持機構によれば、第１の電動機および第２の電動機の少なくとも一方のロータ軸は、両端が玉軸受で回転可能に支持された回転軸の外周面に配設されたころ軸受を介して回転可能に支持され、ロータ軸の軸心方向端部に配置されたスラストころ軸受によって軸心方向に支持される。すなわち、ロータ軸は、ころ軸受を介して回転軸によって支持され、スラストころ軸受を介して、ハウジングケースのケース壁または回転軸に支持されている。このように、ロータ軸の支持機構を従来の玉軸受からころ軸受に変更することで、軸受を搭載するスペースが全体的に小さくなり、結果として車両用駆動装置をコンパクトにすることができる。また、玉軸受をなくすことで、玉軸受を圧入する工程を減らすことができるため、組付性を向上させることができる。
【００１０】
また、請求項２にかかる発明の車両用駆動装置の電動機支持機構によれば、ロータ軸をころ軸受で支持することによって、ロータ軸と動力分配機構のサンギヤとを一体的に成形しても、ころ軸受の内径を大きくする等の組付の制約は発生しない。これにより一体成形が可能となり、一体成形することで、ロータ軸とサンギヤとのスプライン嵌合部をなくすことができ、その分だけ車両用駆動装置の軸長を短くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施例であるハイブリッド車両用の駆動装置１０を説明する骨子図である。図１において、駆動装置１０は、車体に取り付けられる非回転部材であるハウジングケース１２（以下、ケース１２と記載する）内において、エンジン１４側から順番に、エンジン１４からのトルク変動等による脈動を吸収するダンパー１６、そのダンパー１６を介してエンジン１４によって回転駆動させられる入力軸１８、第１電動機２０、動力分配機構として機能する第１遊星歯車装置２２、減速装置として機能する第２遊星歯車装置２４、および第２電動機２６を備えている。
【００１３】
この駆動装置１０は、車両において横置きされるＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）型車両に好適に用いられるものであり、図示しないカウンターギヤおよび差動歯車装置を介してエンジン１４の出力が駆動輪に伝達される。なお、駆動装置１０は、軸心に対して略対称的に構成されているため、その下半分が省略されている。
【００１４】
入力軸１８は、両端がボールベアリング２８および３０によって回転可能に支持されており、一端がダンパー１６を介してエンジン１４に連結されることで回転駆動させられる。第１遊星歯車装置２２は動力分配機構として機能し、入力軸１８に伝達されたエンジン１４の出力を機械的に分配する機械的機構であって、エンジン１４の出力を第１電動機２０および出力歯車３２に分配する。本実施例の第１電動機２０および第２電動機２６は、発電機能をも有する所謂モータジェネレータであるが、第１電動機２０は反力を発生させるためのジェネレータ（発電）機能を少なくとも備え、第２電動機２６は、駆動力を出力するためのモータ（電動機）機能を少なくとも備える。
【００１５】
第１遊星歯車装置２２は、動力分配機構として機能するシングルピニオン型の遊星歯車装置であり、第１サンギヤＳ１、第１遊星歯車Ｐ１、その第１遊星歯車Ｐ１を自転および公転可能に支持する第１キャリヤＣＡ１、第１ピニオンギヤＰ１を介して第１サンギヤＳ１と噛み合う第１リングギヤＲ１を回転要素として備えている。一方、第２遊星歯車装置２４は、減速装置として機能するシングルピニオン型の遊星歯車装置であり、第２サンギヤＳ２、第２遊星歯車Ｐ２、その第２遊星歯車Ｐ２を自転および公転可能に支持する第２キャリヤＣＡ２、第２ピニオンギヤＰ２を介して第２サンギヤＳ２と噛み合う第２リングギヤＲ２を回転要素として備えている。なお、第１遊星歯車装置２２のリングギヤＲ１および第２遊星歯車装置２４のリングギヤＲ２は一体化された複合歯車となっており、その外周部には出力部材として機能する出力歯車３２が設けられている。
【００１６】
この第１遊星歯車装置２２においては、第１キャリヤＣＡ１は入力軸１８に連結され、第１サンギヤＳ１は第１電動機２０に連結され、第１リングギヤＲ１は出力歯車３２に連結されている。これより、第１サンギヤＳ１、第１キャリヤＣＡ１、第１リングギヤＲ１は、それぞれ相互に相対回転可能となることから、エンジン１４の出力が第１電動機２０および出力歯車３２に分配され、第１電動機２０に分配されたエンジン１４の出力で第１電動機２０が発電され、その発電された電気エネルギや蓄電された電気エネルギで第２電動機２６が回転駆動されるので、例えば無段変速状態とされて、エンジン１４の所定回転に拘わらず出力歯車３２の回転が連続的に変化させられる。
【００１７】
第２遊星歯車装置２４においては、第２キャリヤＣＡ２は非回転部材であるケース１２に連結されることで回転が阻止され、第２サンギヤＳ２は第２電動機２６に連結され、第２リングギヤＲ２は出力歯車３２に連結されている。これにより、例えば発進時などは第２電動機２６が回転駆動することにより、第２サンギヤＳ２が回転させられ、第２遊星歯車装置２４によって減速させられて出力歯車３２に回転が伝達される。
【００１８】
図２は、図１の駆動装置１０の内部構造を説明するための断面図である。駆動装置１０は、ケース１２内に入力軸１８を備えており、その入力軸１８の一端側の外周面には、エンジンに連結されエンジン１４のトルク変動等による脈動を吸収するダンパー１６がスプライン嵌合されおり、エンジン１４の出力はこのダンパー１６を介して入力軸１８に伝達される。一方、他端側には、オイルポンプドライブロータ３４が連結されており、エンジン１４の駆動時において、第１遊星歯車装置２２および第２遊星歯車装置２４の各歯車に潤滑油を供給している。また、入力軸１８の軸心上には、ダンパー１６側から順番に、第１電動機２０、第１遊星歯車装置２２、第２遊星歯車装置２４、および第２電動機２６が配設されている。ここで、入力軸１８は、第１電動機２０とダンパー１６との間に介在され、ケース１２の外周側から内周側に向かって伸びるケース壁面１２ａの内周縁に圧入されたボールベアリング２８、および入力軸１８のオイルポンプドライブロータ３４側端部に位置し、ケース１２の外周側から内周側に向かって伸びるケース壁面１２ｂの内周縁に圧入されたボールベアリング３０によって両端が回転可能に支持されており、これらのボールベアリング２８、３０は、回転によって生じる軸心方向のスラスト荷重および径方向のラジアル荷重を受けている。なお、本実施例の入力軸１８は、本発明の回転軸に対応しており、第１遊星歯車装置２２は、遊星歯車によって動力分配する動力分配機構に対応しており、ボールベアリング２８および３０は１対の玉軸受に対応している。
【００１９】
また、第１電動機２０は、ダンパー１６と第１遊星歯車装置２２との間に配設されている。図３は、第１電動機２０の支持構造を説明するため第１電動機２０を拡大した部分断面図である。第１電動機２０は、ステータコイル３８ａおよびコア３８ｂで構成される第１ステータ３８と、その第１ステータ３８の内周側に配設された第１ロータ４０と、その第１ロータ４０を支持する第１ロータシャフト４２と、を備えている。なお、本実施例の第１電動機２０は、本発明の第１の電動機に対応している。
【００２０】
第１ステータ３８のコア３８ｂは、ボルト４４によってケース１２に固定されており、そのコア３８ｂまわりにはステータコイル３８ａが巻回されている。また、第１ロータシャフト４２は、入力軸１８に相対回転可能に嵌め付けられその一端側の外周部に第１遊星歯車装置２２の第１サンギヤＳ１が設けられている円筒状の筒部４２ａおよび筒部４２ａに連結部４２ｂを介して連結され外周部が軸心と平行に広がるロータ支持部４２ｃを備えている。筒部４２ａの第１遊星歯車装置２２側の軸端の外周部には、第１サンギヤＳ１が一体的に設けられており、第１電動機２０の第１ロータ４０と第１遊星歯車装置２２のサンギヤとは一体的に回転させられる。また、第１電動機２０と第１遊星歯車装置２２との間には、ケース１２の外周側から内周側に伸びるケース壁１２ｃが設けられており、そのケース壁１２ｃと第１電動機２０との間には、第１ロータシャフト４２の回転速度を検出するためのレゾルバ４３が配設されている。
【００２１】
ここで、筒部４２ａの内周壁の両端に環状に設けられている切欠と入力軸１８の外周とで形成される間隙にはニードルベアリング４８および５０が配置され、第１ロータシャフト４２はそれらのニードルベアリング４８および５０を介して入力軸１８によって回転可能に支持されている。また、第１電動機２０のダンパー１６側には、ケース１２の外周側から内周側に向かって伸びる第１ケース壁１２ａが設けられており、第１ケース壁１２ａの内周部には、環状壁５２が第１ケース壁１２ａから突設されている。この環状壁５２の内周面にボールベアリング２８が圧入され、入力軸１８の径方向および軸心方向の荷重を受けている。また、入力軸１８の第１遊星歯車装置２２と第２遊星歯車装置２４との間には、径方向に突き出す鍔部１８ａが設けられている。鍔部１８ａには段付部が形成されており、段付部と第２遊星歯車装置２４のキャリヤＣＡ２との間にはボールベアリング５６が介装されている。なお、本実施例のニードルベアリング４８および５０が本発明の一対のころ軸受に対応している。
【００２２】
また、環状壁５２の軸心方向端部と第１ロータシャフト４２の連結部４２ｂとの間には、スラストニードルベアリング５４が介在されている。さらに、鍔部１８ａと筒部４２ａとの間にはスラストニードルベアリング５８が介在されている。これらスラストニードルベアリング５４および５８によって第１ロータシャフト４２は軸心方向の荷重を受けている。このように、第１ロータシャフト４２は、ニードルベアリング４８および５０と、スラストニードルベアリング５４および５８とで回転可能に支持されている。なお、本実施例のスラストニードルベアリング５４および５８が本発明のスラストころ軸受に対応している。
【００２３】
第１遊星歯車装置２２は、第１サンギヤＳ１が前記第１ロータシャフト４２の筒部４２ａに連結され、第１キャリヤＣＡ１が入力軸１８の鍔部１８ａに連結されている。また、図２に示されるように第１遊星歯車装置２２の第１リングギヤＲ１と第２遊星歯車装置２４の第２リングギヤＲ２とは、一体的に構成され、その外周部に出力歯車３２を備えた複合ギヤ６０となっている。この複合ギヤ６０は、それぞれケース１２に固定されたボールベアリング６４および６６によって回転可能に支持されている。
【００２４】
図４は、第２遊星歯車装置２４および第２電動機２６を説明するための部分断面図である。第２遊星歯車装置２４の第２リングギヤＲ２は、前述の複合ギヤ６０に設けられており、第１遊星歯車装置２２の第１リングギヤＲ１と一体的に回転させられる。第２キャリヤＣＡ２は、第２電動機２６と第２遊星歯車装置２４との間に介在されケース１２の外周側から内周側に向かって伸びるケース壁１２ｄに接続されており、第２キャリヤＣＡ２の回転が阻止されている。第２サンギヤＳ２は、後述する第２電動機２６の第２ロータシャフト６８に連結され、第２ロータシャフト６８と一体的に回転させられる。
【００２５】
第２電動機２６は、ケース１２のケース壁１２ｂと第２遊星歯車装置２４との間に配設されており、ステータコイル７０ａおよびコア７０ｂで構成される第２ステータ７０と、その第２ステータ７０の内周側に配設された第２ロータ７２と、その第２ロータ７２を支持する第２ロータシャフト６８と、を備えている。なお、本実施例の第２電動機２６は、本発明の第２の電動機に対応している。
【００２６】
第２ステータ７０のコア７０ｂは、ボルト７４によってケース１２に固定されており、そのコア７０ｂまわりにはステータコイル７０ａが巻回されている。また、第２ロータシャフト６８は、入力軸１８に相対回転可能に嵌め付けられその一端側の外周部に第２遊星歯車装置２４の第２サンギヤＳ２が一体的に成形されている略円筒状の筒部６８ａ、および筒部６８ａに連結部６８ｂを介して連結され、外周部が軸心と平行に広がるロータ支持部６８ｃを備えている。また、ケース壁１２ｂと第２ロータシャフト６８との間には、第２ロータシャフト６８の回転速度を検出するためのレゾルバ７６が配設されている。
【００２７】
ここで、筒部６８ａの内周壁の両端に環状に設けられている切欠と入力軸１８とで形成される間隙には、一対のニードルベアリング７８および８０が配置され、第２ロータ６８は、それらのニードルベアリング７８、８０を介して入力軸１８によって回転可能に支持されている。なお、本実施例のニードルベアリング７８および８０が本発明の一対のころ軸受に対応している。
【００２８】
また、第２ロータシャフト６８の筒部６８ａに設けられた段付部８２と、ケース壁１２ｄの内周縁部との間にはスラストニードルベアリング８４が介在されている。さらに、筒部６８ａのケース壁１２ｂ側の軸心方向の端部とボールベアリング３０の筒部６８ａ側に設けられているスペーサ８６との間には、スラストニードルベアリング８８が介在されている。これら、スラストニードルベアリング８４および８８によって、第２ロータシャフト６８の軸心方向の荷重を受けている。このように、第２ロータシャフト６８は、ニードルベアリング７８および８０と、スラストニードルベアリング８４および８８とで回転可能に支持されている。なお、本実施例のスラストニードルベアリング８４および８８が本発明のスラストころ軸受に対応している。
【００２９】
上述のように、前述の実施例によれば、第１電動機２０および第２電動機２６のロータシャフト（４２、６８）は、両端が玉軸受２８、３０で回転可能に支持された入力軸１８の外周面に配設されたニードルベアリング（４８、５０、７８、８０）を介して回転可能に支持され、ロータシャフト（４２、６８）の軸心方向端部に配置されたスラストニードルベアリング（５４、５８、８４、８８）によって軸心方向に支持される。すなわち、ロータシャフト（４２、６８）は、ニードルベアリング（４８、５０、７８、８０）を介して入力軸１８によって支持され、スラストニードルベアリング（５４、５８、８４、８８）を介して、ケース１２のケース壁（１２ａ、１２ｂ、１２d）または入力軸１８に支持されている。このように、ロータシャフト（４２、６８）の支持機構を従来のボールベアリングからニードルベアリングに変更することで、軸受を搭載するスペースが全体的に小さくなり、結果として駆動装置１０をコンパクトにすることができる。
【００３０】
また、前述の実施例によれば、第１ロータシャフト４２をニードルベアリング（４８、５０）で支持することによって、第１ロータシャフト４２と第１遊星歯車装置２０の第１サンギヤＳ１とを一体的に成形しても、ニードルベアリング（４８、５０）の内径を大きくする等の組付性の問題は発生しない。これにより一体成形することで、第１ロータシャフト４２と第１サンギヤＳ１とのスプライン嵌合部をなくすことができ、駆動装置１０の軸長を短縮化することができる。さらに、一体成形することによって、部品点数を減らすことができ、組付工程も減らすことができる。
【００３１】
また、前述の本実施例によれば、ボールベアリングの数を減らすことができるため、ボールベアリングの圧入工程を省略することができ、組付工程を低減することができる。
【００３２】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【００３３】
たとえば、本実施例の駆動装置１０では、ケース１２のケース壁１２ｃおよび１２ｄが設けられているが、ロータシャフト（４２、６８）の支持機構をボールベアリングからニードルベアリングに変更したことにより、ボールベアリングを支持するケース壁（１２ｃ、１２ｄ）が不要になるため、これらのケース壁（１２ｃ、１２ｄ）を省略することもできる。これにより、ケース壁を配置するスペースが不要となり、さらに駆動装置１０をコンパクトにすることができる。
【００３４】
また、本実施例の駆動装置１０では、第１電動機２０と第２電動機２６との間に動力分配機構として機能する第１遊星歯車装置２２および減速装置として機能する第２遊星歯車装置２４の２つの遊星歯車装置が配置されているが、第２遊星歯車装置２４をなくし動力分配機構である第１遊星歯車装置２２のみを配置して実施することもできる。
【００３５】
なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明が適用された車両用駆動装置の骨子図である。
【図２】図１の車両用駆動装置の断面図である。
【図３】図２の第１電動機および第１遊星歯車装置を説明する部分断面図である。
【図４】図２の第２電動機および第２遊星歯車装置を説明する部分断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０：車両用駆動装置  １２：ハウジングケース  １２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ：ケース壁  １４：エンジン  １８：入力軸（回転軸）  ２０：第１電動機（第１の電動機）  ２４：第２電動機（第２の電動機）  ２２：第１遊星歯車装置（動力分配機構）  ２８、３０：玉軸受  ４０：第１ロータ  ４２：第１ロータシャフト  ４８、５０、７８、８０：ニードルベアリング（ころ軸受）  ５４、５８、８４、８８：スラストニードルベアリング（スラストころ軸受）  ６８：第２ロータシャフト  ７２：第２ロータ  Ｓ１：第１サンギヤ（動力分配機構のサンギヤ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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