(57)【要約】      （修正有）【課題】ハイブリッド車両の動力伝達系統で発生する歯打ち音を抑制すること。【解決手段】エンジン、第１モータ、第２モータ、第１モータに連結された第１ドライブギヤ、駆動軸に連結されたカウンタドリブンギヤ、および、連結部１６を介して第２モータのロータ軸３ｂに連結された第２ドライブギヤとを備え、カウンタドリブンギヤに第１ドライブギヤおよび第２ドライブギヤが共に噛み合うハイブリッド車両の動力伝達系統における回転部材の連結構造において、第２ドライブギヤと一体のモータ出力軸３ｃに形成した連結軸１８と、ロータ軸３ｂに形成した連結穴１９とから連結部１６を構成すると共に、連結軸１８の外周部に凸部２０を形成し、連結穴１９の内周部に凸部２０と嵌まり合う凹部２１を形成し、連結軸１８の中心位置と連結穴１９の中心位置とをオフセットする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンならびに第１モータおよび第２モータを駆動力源とし、互いの回転軸が平行になるように前記第１モータと前記第２モータとが配置され、前記第１モータと動力伝達可能に連結された第１ドライブギヤ、駆動軸と動力伝達可能に連結されたカウンタドリブンギヤ、および、連結部を介して前記第２モータのロータ軸と一体に連結された第２ドライブギヤを備え、前記カウンタドリブンギヤに前記第１ドライブギヤおよび前記第２ドライブギヤが共に噛み合うように構成されたハイブリッド車両の動力伝達系統における回転部材の連結構造において、
前記連結部は、前記第２ドライブギヤと一体のモータ出力軸に形成された連結軸、および、前記ロータ軸に形成されて前記連結軸を挿入する連結穴から構成され、
前記連結軸の外周部に、前記連結軸の外周面から前記連結軸の径方向に突出する凸部が形成され、
前記連結穴の内周部に、前記連結穴の内周面から前記連結穴の径方向にくぼむと共に、所定のクリアランスをもって前記凸部と嵌合する凹部が形成され、
前記連結軸の中心位置と前記連結穴の中心位置とがオフセットされている
ことを特徴とする回転部材の連結構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エンジンおよびモータを駆動力源とするハイブリッド車両の動力伝達系統における回転部材同士を連結する部分の連結構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、重量の増加を招くことなく、ねじり共振振動を低減することを目的としたハイブリッド車両用の補助ダンパシステムが記載されている。この特許文献１に記載された補助ダンパシステムは、ハイブリッド車両の駆動力源として用いられるモータと、モータに隣接するギヤ機構との間に配置されている。上記のモータは、複数のスペーサーボルトにより互いに分離される２枚のカバープレートに連結されている。具体的には、モータは、ハブおよびスプラインを介してカバープレートに連結されている。２枚のカバープレートは、複数のコイルスプリングを保持している。それら２枚のカバープレート間に配置されたフランジに、ハブおよびスプラインを介してギヤ機構のシャフトが取り付けらている。このような構成により、モータとギヤ機構とは、シャフトよりも柔らかい複数のコイルスプリングを介してイナーシャが伝わるように連結されている。
【０００３】
なお、特許文献２には、抵抗トルクの増加および騒音の発生を抑制することを目的とした電動パワーステアリング装置が記載されている。この特許文献２に記載された電動パワーステアリング装置は、電動モータの動力をウォーム軸およびウォームホイールを介して伝達する構成であって、ウォーム軸とウォームホイールとの間のバックラッシが、操舵中立位置の近傍領域において残りの他の領域よりも小さくなるように構成されている。そして、この特許文献２には、ウォーム軸の軸心の位置が、ウォームホイールの軸方向の中央位置から軸方向に所定のオフセット量だけオフセットされた構成例が記載されている。
【０００４】
また、特許文献３には、スプライン連結部における歯打ち音を低威することを目的としたロータ軸の支持構造が記載されている。この特許文献３に記載されたロータ軸の支持構造は、モータのロータ軸を支持する支持構造であって、それぞれ両端部がベアリングで支持されたロータ軸の端部と駆動軸の端部とがスプラインで連結されている。そして、それらロータ軸の端部と駆動軸の端部とが軸方向に沿ってオーバーラップする部分におけるスプラインの連結部以外の部分に、全周にわたって弾性部材が装着されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３１４６１４号公報
【特許文献２】特開２００４−１８２０１３号公報
【特許文献３】特開２０１１−２１４６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、特許文献１に記載された構成では、ねじり共振振動を抑制するために、従来のハイブリッド車両の構成に対して、モータのロータ軸とギヤ機構との間に、ダンパ機構が追加されている。その追加されるダンパ機構の各回転部材と、ロータ軸やギヤ機構の回転軸との間は、スプラインによって連結されている。そのため、上記の特許文献１に記載された構成では、新たな要素や部材が追加されことにより、スプラインの嵌合部やギヤの噛み合い部などのがたを有する箇所が増え、その結果、スプラインやギヤの歯打ち音が増大してしまうおそれがある。
【０００７】
この発明は上記の技術的課題に着目して考え出されたものであり、ハイブリッド車両の動力伝達系統で発生する歯打ち音を抑制することができる回転部材の連結構造を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、この発明は、エンジンならびに第１モータおよび第２モータを駆動力源とし、互いの回転軸が平行になるように前記第１モータと前記第２モータとが配置され、前記第１モータと動力伝達可能に連結された第１ドライブギヤ、駆動軸と動力伝達可能に連結されたカウンタドリブンギヤ、および、連結部を介して前記第２モータのロータ軸と一体に連結された第２ドライブギヤを備え、前記カウンタドリブンギヤに前記第１ドライブギヤおよび前記第２ドライブギヤが共に噛み合うように構成されたハイブリッド車両の動力伝達系統における回転部材の連結構造において、前記連結部は、前記第２ドライブギヤと一体のモータ出力軸に形成された連結軸、および、前記ロータ軸に形成されて前記連結軸を挿入する連結穴から構成され、前記連結軸の外周部に、前記連結軸と一体の凸部が形成されると共に、前記連結穴の内周部に、所定のクリアランスをもって前記凸部と嵌合する凹部が形成され、前記連結軸の中心位置と前記連結穴の中心位置とがオフセットされていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明では、連結軸の中心と連結穴の中心とがオフセットされることにより、連結部に伝達されるトルクの回転方向や伝達方向に応じて連結軸の凸部と連結穴の凹部との嵌合部分における動力伝達面の面積および隙間の大きさが異なることになる。そのため、連結部に伝達されるトルクの回転方向が変わる度に、あるいは、トルクの伝達方向が変わる度に、嵌合部分における動力伝達面の面積および隙間の大きさが変化する。その結果、連結軸の凸部と連結穴の凹部との間の動力伝達面で、それら凸部と凹部とが衝突を繰り返して歯打ち音が発生する際の周期が不均一となり、歯打ち音および振動が減衰し易くなる。したがって、この発明によれば、例えば、キー溝とキー形状軸との嵌合部や、スプライン嵌合部などによる連結部で発生する歯打ち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】この発明の回転部材の連結構造を適用するハイブリッド車両の動力伝達系統の一例を示す図である。
【図２】この発明の回転部材の連結構造の構成の一例を説明するための断面図である。
【図３】図２に示すようにこの発明における「連結部」を構成した場合に、「連結部」に入力されるトルクの状態に応じて変化する「凸部」と「凹部」との接触状態を説明するための断面図である。
【図４】この発明の回転部材の連結構造の他の構成例を説明するための断面図である。
【図５】この発明の回転部材の連結構造を適用した場合のトルクの変動状態および振動（歯打ち音）の減衰状態を説明するためのタイムチャートである。
【図６】比較例として、この発明の回転部材の連結構造を適用しない場合のトルクの変動状態および振動（歯打ち音）の減衰状態を説明するためのタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
この発明を、図を参照して具体的に説明する。先ず、図１に、この発明で制御対象とすることのできるハイブリッド車両の一例を示してある。図１に示すハイブリッド車両Ｖｅは、エンジン（ＥＮＧ）１、ならびに、第１モータ（ＭＧ１）２および第２モータ（ＭＧ２）３を駆動力源とするハイブリッド車両である。車両Ｖｅは、エンジン１が出力する動力を、動力分割機構４によって第１モータ２側と駆動軸５側とに分割して伝達するように構成されている。また、第１モータ２で発生した電力を第２モータ３に供給し、その第２モータ３が出力する動力を駆動軸５に付加することができるように構成されている。
【００１２】
動力分割機構４は、サンギヤ６、リングギヤ７、およびキャリア８を有する遊星歯車機構によって構成されている。図１に示す例では、シングルピニオン型の遊星歯車機構が用いられている。
【００１３】
動力分割機構４は、エンジン１の出力軸１ａと同一の回転軸線上に配置されている。そして、動力分割機構４のサンギヤ６に第１モータ２が連結されている。具体的には、第１モータ２は、動力分割機構４に隣接してエンジン１とは反対側に配置されていて、その第１モータ２のロータ２ａに一体となって回転するロータ軸２ｂがサンギヤ６に連結されている。なお、ロータ軸２ｂおよびサンギヤ６の回転軸は中空軸になっていて、その中空部を通ってオイルポンプ９の回転軸９ａが出力軸１ａに連結されている。
【００１４】
動力分割機構４のサンギヤ６に対して同心円上に、内歯歯車のリングギヤ７が配置されている。これらサンギヤ６とリングギヤ７とに噛み合っているピニオンギヤ１０がキャリア８によって自転および公転できるように保持されている。そして、キャリア８に、図示しないダンパ機構やフライホイール等を介して、エンジン１の出力軸１ａが連結されている。
【００１５】
動力分割機構４のリングギヤ７の外周部分に、外歯歯車の第１ドライブギヤ１１がリングギヤ７と一体に形成されている。また、動力分割機構４および第１モータ２の回転軸線と平行に、カウンタシャフト１２が配置されている。このカウンタシャフト１２の一方（図１での右側）の端部に、上記の第１ドライブギヤ１１と噛み合うカウンタドリブンギヤ１３が一体となって回転するように取り付けられている。カウンタシャフト１２の他方（図１での左側）の端部には、カウンタドライブギヤ１４がカウンタシャフト１２に一体となって回転するように取り付けられている。カウンタドライブギヤ１４は、終減速機であるデファレンシャルギヤ（図示せず）のリングギヤ１５と噛み合っている。したがって、動力分割機構４のリングギヤ７は、上記の第１ドライブギヤ１１、カウンタシャフト１２、カウンタドリブンギヤ１３、およびカウンタドライブギヤ１４からなるギヤ列、ならびに、デファレンシャルギヤのリングギヤ１５を介して、駆動軸５に動力伝達可能に連結されている。
【００１６】
上記の動力分割機構４から駆動軸５に伝達されるトルクに、第２モータ３が出力するトルクを付加できるように構成されている。すなわち、第２モータ３のロータ３ａに一体となって回転するロータ軸３ｂが、上記のカウンタシャフト１２と平行に配置されている。そのロータ軸３ｂに、モータ出力軸３ｃが連結部１６を介して連結されている。モータ出力軸３ｃには、上記のカウンタドリブンギヤ１３と噛み合う第２ドライブギヤ１７が一体となって回転するように取り付けられている。したがって、動力分割機構４のリングギヤ７には、上記のようなギヤ列および第２ドライブギヤ１７を介して、第２モータ３が動力伝達可能に連結されている。
【００１７】
このように、図１に示すハイブリッド車両Ｖｅの動力伝達系統では、第１モータ２と第２モータ３とが、互いの回転軸２ｂ，３ｂが平行になるように配置されている。第１モータ２には、第１ドライブギヤ１１が動力伝達可能に連結されている。駆動軸５には、カウンタドリブンギヤ１３が動力伝達可能に連結されている。第２モータ３には、連結部１６を介して、第２ドライブギヤ１７が動力伝達可能に連結されている。そして、カウンタドリブンギヤ１３に、第１ドライブギヤ１１および第２ドライブギヤ１７が共に噛み合うように構成されている。
【００１８】
ところで、上記のように、連結部１６は、ロータ軸３ｂとモータ出力軸３ｃおよび第２ドライブギヤ１７とを一体に連結している。この連結部１６のような回転部材同士の連結部分には、従来、スプラインが一般的に用いられている。スプラインを用いることにより、２つの回転部材を容易に連結することができ、また、それら２つの回転部材間で確実にトルクを伝達することができる。しかしながら、スプライン嵌合部には不可避的にクリアランスが設けられているため、そのスプライン嵌合部に入力されるトルクの回転方向が変化した場合や、スプライン嵌合部に入力されるトルクの伝達方向が変化した場合に、嵌合部のスプライン歯とスプライン溝とが衝突し、いわゆる歯打ち音や振動が発生してしまう。
【００１９】
図１に示すようなハイブリッド車両Ｖｅの動力伝達系統では、例えば、ハイブリッド車両Ｖｅが走行中に車輪側からの路面外乱などの入力によって駆動軸５でねじり振動が発生した場合は、他の回転部材と比較してエンジン１や第１モータ２および第２モータ３の慣性が相対的に大きいので、上記のようなスプライン嵌合部で歯打ち音や振動が発生し易くなる。また、エンジン１のトルク変動が大きい場合や、第２モータ３の出力トルクが０の近傍で正負に変動する場合に、上記のようなスプライン嵌合部で歯打ち音や振動が発生し易くなる。例えば、図６のタイムチャートに示すように、第２モータ３の出力トルク（ＭＧ２トルク）が０になる時刻ｔ１および時刻ｔ２の前後では、ＭＧトルクが正トルクと負トルクとの間で変化する。そのようなＭＧ２トルクのトルク変動が生じると、スプライン嵌合部でスプライン歯とスプライン溝とが衝突して振動（歯打ち音）が発生してしまう。そのような振動が生じた場合、従来のスプライン嵌合部では、多数のスプライン歯およびスプライン溝が、回転軸の周方向に等間隔で配置されているため、衝突が繰り返され易くなっており、逆に、振動は減衰され難くなっている。そのため、歯打ち音や振動が顕著になってしまうおそれがある。
【００２０】
そこで、この発明における回転部材の連結構造では、上記のような歯打ち音や振動の発生を抑制し、また、そのような歯打ち音や振動を早期に減衰させることができるように構成されている。具体的には、図２に示すように、ロータ軸３ｂとモータ出力軸３ｃとを一体に連結する連結部１６が、モータ出力軸３ｃの第２ドライブギヤ１７と反対側の端部に形成された連結軸１８、および、ロータ軸３ｂの先端に形成されて連結軸１８を挿入する連結穴１９から構成されている。
【００２１】
連結軸１８の外周部には、連結軸１８と一体の凸部２０が形成されている。凸部２０は、例えば従来のスプライン軸における１本の歯と同様の形状である。すなわち、凸部２０は、連結軸１８の外周面から連結軸１８の径方向に突出すると共に、連結部１８の軸線方向に所定の長さをもって形成されている。また、この図２に示す例では、凸部２０は、連結軸１８の外周部の周方向に不規則に５箇所形成されている。
【００２２】
連結穴１９の内周部には、上記の凸部２０と嵌合する凹部２１が形成されている。凹部２１は、例えば従来のスプライン穴における１本の溝と同様の形状である。すなわち、凹部２１は、連結穴１９の内周面から連結穴１９の径方向にくぼむと共に、連結穴１９の軸線方向に所定の長さをもって形成されている。また、この図２に示す例では、凹部２１は、上記の凸部２０が形成されている位置および数量に対応して、連結穴１９の内周部の周方向に不規則に５箇所形成されている。
【００２３】
上記の連結軸１８の所定方向（図２に示す例では上下方向）における中心位置と、連結穴１９の前記所定方向における中心位置とがオフセットされている。例えば、連結軸１８の所定方向における中心位置に対して、連結穴１９の前記所定方向における中心位置が、図２での上側へずれるように、連結軸１８および連結穴１９が形成されている。あるいは、連結穴１９の所定方向における中心位置に対して、連結軸１８の前記所定方向における中心位置が、図２での下側へずれるように、連結軸１８および連結穴１９が形成されている。
【００２４】
図３に示すように、ロータ軸３ｂが正回転方向に回転する際に衝突して接触する部分（図３の範囲Ａで示す部分）の面積よりも、ロータ軸３ｂが負回転方向に回転する際に衝突して接触する部分（図３の範囲Ｂで示す部分）の面積が小さくなるように、上記の凸部２０および凹部２１が形成されている。ロータ軸３ｂの正回転方向は、第２モータ３が車両Ｖｅを前進走行させるためのトルクを出力する際にロータ軸３ｂが回転する方向である。ロータ軸３ｂの負回転方向は、車両Ｖｅが前進走行している状態で駆動軸５側からトルクが伝達される際にロータ軸３ｂが回転する方向である。したがって、ロータ軸３ｂの正回転方向に回転する場合の方が通常は頻度が高くなる。
【００２５】
上記のように凸部２０および凹部２１が形成されることにより、高効率が要求されかつ頻度が高いロータ軸３ｂが正回転方向に回転する場合の動力伝達面の面積を確保することができる。その結果、連結部１６でトルクを伝達する際のエネルギ損失の発生を抑制することができる。
【００２６】
連結部１６は、図４に示すように構成することもできる。この図４に示す構成例では、連結軸１８と連結穴１９とをオフセットすることによって生じる凸部２０と凹部２１との嵌合部の隙間に、緩衝部材２２が装着されている。緩衝部材２２は、例えばゴムや樹脂など、連結軸１８および連結穴１９を形成する金属材料よりも粘弾性が高い材料によって形成されている。このような緩衝部材２２は、ロータ軸３ｂが正回転方向に回転する際に衝突して接触する部分（すなわち、前述の図３において範囲Ａで示す部分）と反対側に形成される隙間に装着される。したがって、連結部１６に振動的なトルクが入力されて歯打ち音が発生する際には、当初に凸部２０と凹部２１とが直接衝突し、その後、より粘弾性が高い緩衝部材２２が衝突して緩衝部材２２が変形する。そのため、このような緩衝部材２２を設けることにより、連結部１６における振動エネルギを緩衝部材２２で吸収し、歯打ち音や振動をより早期に収束させることができる。また、最初に剛性の高い凸部２０および凹部２１の本体同士を衝突させることにより、エネルギ損失の発生を抑制することができる。また、凸部２０および凹部２１の本体同士が衝突した後に緩衝部材２２が衝突することにより、緩衝部材２２に入力される衝撃エネルギが低減されるため、緩衝部材２２の耐久性を向上させることができる。
【００２７】
このように、この発明における回転部材の連結構造では、ロータ軸３ｂとモータ出力軸３ｃとが、上記のように構成された連結部１６によって連結される。したがって、連結部１６で歯打ち音や振動が発生した場合には、図５のタイムチャートに示すように、その際の駆動軸５におけるトルク変動が正方向と負方向とで大きさが異なっている。その結果、振動が発生した場合であっても、従来よりも減衰し易くなっている。図５に示す例では、前述の図６で示した従来例で振動が収束している時刻ｔ３と比較して、より早い時刻ｔ４で、振動が収束している。
【００２８】
なお、上述した具体例では、連結軸１８の凸部２０および連結穴１９の凹部２１が、それぞれ５箇所形成された構成を示しているが、それら凸部２０および凹部２１の数量は、５箇所に限定されるものではなく、５箇所以外の数量でもよい。また、上述した具体例では、凸部２０および凹部２１が、周方向に不規則に形成された構成を示しているが、例えばスプラインのように、周方向に等間隔に規則的に形成されていてもよい。その場合も、上述した具体例と同様に、連結軸１８の中心位置と連結穴１９の中心位置とをオフセットすることにより、上述した具体例と同様の効果を得ることができる。また、そのようなオフセットを設けない場合であっても、例えば、全体の凸部２０もしくは凹部２１のうち、一部の凸部２０もしくは凹部２１の形状を異ならせることにより、上述した具体例と同様の効果を得ることもできる。
【符号の説明】
【００２９】
１…エンジン（ＥＮＧ）、  ２…第１モータ（ＭＧ１）、  ３…第２モータ（ＭＧ２）、  ３ｂ…ロータ軸、  ３ｃ…モータ出力軸、  ５…駆動軸、  １１…第１ドライブギヤ、  １２…カウンタシャフト、  １３…カウンタドリブンギヤ、  １４…カウンタドライブギヤ、  １６…連結部、  １７…第２ドライブギヤ、  １８…連結軸、  １９…連結穴、  ２０…凸部、  ２１…凹部、  ２２…緩衝部材、  Ｖｅ…ハイブリッド車両。
【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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