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公開番号2021100356
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210701
出願番号2019232021
出願日20191223
発明の名称駆動装置
出願人日本電産株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02K 9/19 20060101AFI20210604BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】ベアリングにかかる軸方向の負荷を抑制できる構造を有する駆動装置の提供。
【解決手段】モータシャフト21およびモータシャフト21に固定されるロータ本体を有するロータと、ロータを囲むステータと、を有するモータと、モータシャフト21に接続されるギア部と、モータシャフト21を回転可能に支持する複数のベアリングと、を有する。モータシャフト21は、ロータ本体に固定される第1シャフト21aと、一方側が第1シャフト21aに接続され、他方側がギア部に接続される第2シャフト21bと、を有する。第2シャフト21bは、外周面に複数の外歯部を有するスプラインシャフト部26を有する。第1シャフト21aは、スプラインシャフト部26が嵌め合わされるスプライン穴部28を有する。。ギア部は、第2シャフト21bの外周面に接続されるヘリカルギア部を有する。駆動装置は、外歯部と内歯部との隙間にオイルを有する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
回転軸を中心に回転するモータシャフトおよび前記モータシャフトに固定されるロータ本体を有するロータと、前記ロータを囲むステータと、を有するモータと、
前記モータシャフトに接続されるギア部と、
前記モータシャフトを回転可能に支持する複数のベアリングと、
を有し、
前記モータシャフトは、
前記ロータ本体に固定される第1シャフトと、
一方側が前記第1シャフトに接続され、他方側が前記ギア部に接続される第2シャフトと、
を有し、
前記第1シャフトと前記第2シャフトとの一方のシャフトは、外周面に複数の外歯部を有するスプラインシャフト部を有し、
前記第1シャフトと前記第2シャフトとの他方のシャフトは、前記スプラインシャフト部が嵌め合わされるスプライン穴部を有し、
前記スプライン穴部は、内周面に前記複数の外歯部と互いに噛み合う複数の内歯部を有し、
前記ギア部は、前記第2シャフトの外周面に接続されるヘリカルギア部を有し、
前記外歯部と前記内歯部との隙間には、オイルを有する、駆動装置。
続きを表示(約 1,500 文字)【請求項2】
前記スプラインシャフト部は、
軸方向に延びる中空部と、
前記中空部の内周面から外周面までを貫通する供給孔と、
を有し、
前記供給孔は、前記外歯部と前記内歯部との隙間に繋がる、請求項1に記載の駆動装置。
【請求項3】
前記供給孔は、前記スプラインシャフト部の周方向に沿って複数設けられる、請求項2に記載の駆動装置。
【請求項4】
前記スプラインシャフト部は、外周面の全周に亘って設けられた環状の供給路を有し、
前記供給路は、前記供給孔と繋がる、請求項2または3に記載の駆動装置。
【請求項5】
前記供給路は、環状の溝である、請求項4に記載の駆動装置。
【請求項6】
前記中空部内には、オイルが通り、
前記供給孔および前記供給路は、前記中空部のうち、前記中空部内のオイルの流れ方向における上流側寄りの部分に設けられる、請求項4または5に記載の駆動装置。
【請求項7】
前記第1シャフトと前記第2シャフトとは、内部が互いに繋がる中空のシャフトであり、かつ、内部にオイル通路部を有し、
前記スプラインシャフト部の外周面と前記スプライン穴部の内周面との隙間は、前記他方のシャフトの内部に開口する、請求項1から6のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項8】
前記内歯部の歯数は、前記外歯部の歯数よりも少ない、請求項7に記載の駆動装置。
【請求項9】
内部に前記モータと前記ギア部とを収容するハウジングをさらに有し、
前記他方のシャフトは、内径が大きくなる拡径部を有し、
前記ハウジングは、前記一方のシャフトの周りにおいてオイルが貯留される貯留部を有し、
前記拡径部の内部と前記貯留部の内部とは、前記外歯部と前記内歯部との隙間を介して繋がる、請求項7または8に記載の駆動装置。
【請求項10】
前記ハウジングは、
内部に前記モータが収容されるモータ収容部と、
内部に前記ギア部が収容されるギア収容部と、
前記モータ収容部の内部と前記ギア収容部の内部とを仕切る仕切壁部と、
を有し、
前記ベアリングは、
前記第1シャフトを回転可能に支持する第1ベアリングと、
前記第2シャフトを回転可能に支持する第2ベアリングと、
を含み、
前記仕切壁部は、
前記貯留部と、
内部に前記第1ベアリングを保持する第1保持部と、
内部に前記第2ベアリングを保持する第2保持部と、
を有し、
前記第1保持部の内部と前記第2保持部の内部とは、前記貯留部の内部を介して繋がる、請求項9に記載の駆動装置。
【請求項11】
前記他方のシャフトは、前記拡径部の内周面から外周面までを貫通する貫通孔を有する、請求項9または10に記載の駆動装置。
【請求項12】
前記一方のシャフトは、前記第2シャフトであり、
前記他方のシャフトは、前記第1シャフトである、請求項1から11のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項13】
前記複数のベアリングは、
前記第1シャフトの軸方向両端部を回転可能に支持するベアリングと、
前記第2シャフトの軸方向両端部を回転可能に支持するベアリングと、
を含む、請求項1から12のいずれか一項に記載の駆動装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、駆動装置に関する。
続きを表示(約 7,100 文字)【背景技術】
【0002】
モータのロータ軸とロータ軸によって動力が伝達される駆動軸とがスプライン結合により互いに連結された駆動装置が知られている。例えば、特許文献1には、ロータ軸の両端部と駆動軸の両端部とがそれぞれベアリングで支持された駆動装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
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】
【0004】
ロータ軸と駆動軸とがスプライン結合により連結された駆動装置において、駆動軸にヘリカルギア部が接続されている場合、駆動軸にはヘリカルギア部から軸方向の力が加えられる。そのため、駆動装置のモードが切り替えられる等によりヘリカルギア部に加えられるトルクの向きが反転すると、駆動軸が軸方向に移動する。ここで、スプライン結合では、基本的にロータ軸と駆動軸との軸方向の相対的な移動が許容されるため、駆動軸が軸方向に移動してもロータ軸には軸方向の力が伝わりにくい。しかし、スプライン結合の外歯部と内歯部とが強く噛み合った状態では、例えば外歯部の軸方向端部がスプライン穴部の内周面に食い込む等により、駆動軸に加えられた軸方向の力がロータ軸に伝えられる場合がある。そのため、駆動軸の軸方向の移動に伴ってロータ軸が軸方向に移動する場合がある。以上のようにして各軸が軸方向に移動すると、各軸を回転可能に支持するベアリングに軸方向の負荷が加えられる虞がある。
【0005】
本発明は、上記事情に鑑みて、ベアリングにかかる軸方向の負荷を抑制できる構造を有する駆動装置を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の駆動装置の一つの態様は、回転軸を中心に回転するモータシャフトおよび前記モータシャフトに固定されるロータ本体を有するロータと、前記ロータを囲むステータと、を有するモータと、前記モータシャフトに接続されるギア部と、前記モータシャフトを回転可能に支持する複数のベアリングと、を有する。前記モータシャフトは、前記ロータ本体に固定される第1シャフトと、一方側が前記第1シャフトに接続され、他方側が前記ギア部に接続される第2シャフトと、を有する。前記第1シャフトと前記第2シャフトとの一方のシャフトは、外周面に複数の外歯部を有するスプラインシャフト部を有する。前記第1シャフトと前記第2シャフトとの他方のシャフトは、前記スプラインシャフト部が嵌め合わされるスプライン穴部を有する。前記スプライン穴部は、内周面に前記複数の外歯部と互いに噛み合う複数の内歯部を有する。前記ギア部は、前記第2シャフトの外周面に接続されるヘリカルギア部を有する。前記駆動装置は、前記外歯部と前記内歯部との隙間にオイルを有する。
【発明の効果】
【0007】
本発明の一つの態様によれば、駆動装置において、ベアリングにかかる軸方向の負荷を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1は、第1実施形態の駆動装置を模式的に示す概略構成図である。
図2は、第1実施形態のモータシャフトの一部を示す断面図である。
図3は、第1実施形態の第1シャフトの一部を示す斜視図である。
図4は、第1実施形態の第2シャフトの一部およびギア部の一部を示す斜視図である。
図5は、第1実施形態の外歯部と内歯部との噛み合いを示す断面図である。
図6は、第1実施形態の変形例における第2シャフトの一部およびギア部の一部を示す斜視図である。
図7は、第2実施形態のモータシャフトの一部を示す断面図である。
図8は、第2実施形態の外歯部と内歯部との噛み合いを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下の説明では、各図に示す本実施形態の駆動装置1が水平な路面上に位置する車両に搭載された場合の位置関係を基に、鉛直方向を規定して説明する。また、図面においては、適宜3次元直交座標系としてXYZ座標系を示す。XYZ座標系において、Z軸方向は、鉛直方向である。+Z側は、鉛直方向上側であり、−Z側は、鉛直方向下側である。以下の説明では、鉛直方向上側を単に「上側」と呼び、鉛直方向下側を単に「下側」と呼ぶ。X軸方向は、Z軸方向と直交する方向であって駆動装置1が搭載される車両の前後方向である。以下の実施形態において、+X側は、車両の前側であり、−X側は、車両の後側である。Y軸方向は、X軸方向とZ軸方向との両方と直交する方向であって、車両の左右方向、すなわち車幅方向である。以下の実施形態において、+Y側は、車両の左側であり、−Y側は、車両の右側である。前後方向および左右方向は、鉛直方向と直交する水平方向である。
【0010】
なお、前後方向の位置関係は、以下の実施形態の位置関係に限られず、+X側が車両の後側であり、−X側が車両の前側であってもよい。この場合には、+Y側は、車両の右側であり、−Y側は、車両の左側である。
【0011】
各図に適宜示す回転軸J1は、Y軸方向、すなわち車両の左右方向に延びる。以下の説明においては、特に断りのない限り、回転軸J1に平行な方向を単に「軸方向」と呼び、回転軸J1を中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、回転軸J1を中心とする周方向、すなわち、回転軸J1の軸回りを単に「周方向」と呼ぶ。なお、本明細書において、「平行な方向」は略平行な方向も含み、「直交する方向」は略直交する方向も含む。
【0012】
<第1実施形態>
図1に示す本実施形態の駆動装置1は、ハイブリッド自動車(HEV)、プラグインハイブリッド自動車(PHV)、電気自動車(EV)等、モータを動力源とする車両に搭載され、その動力源として使用される。駆動装置1は、モータ2と、減速装置4および差動装置5を含むギア部3と、ハウジング6と、オイルポンプ96と、クーラー97と、パイプ10と、複数のベアリング27と、を有する。本実施形態において複数のベアリング27は、第1ベアリング27aと、第2ベアリング27bと、第3ベアリング27cと、第4ベアリング27dと、を含む。なお、本実施形態において、駆動装置1はインバータユニットを含まない。言い換えると、駆動装置1はインバータユニットと別体構造となっている。
【0013】
ハウジング6は、内部にモータ2とギア部3とを収容する。ハウジング6は、モータ収容部61と、ギア収容部62と、仕切壁部63と、を有する。モータ収容部61の内部には、モータ2が収容される。ギア収容部62の内部には、ギア部3が収容される。ギア収容部62は、モータ収容部61の左側に位置する。モータ収容部61の底部61fは、ギア収容部62の底部62cより上側に位置する。仕切壁部63は、モータ収容部61の内部とギア収容部62の内部とを軸方向に仕切る。仕切壁部63には、仕切壁部63を軸方向に貫通する接続孔68が設けられる。接続孔68は、モータ収容部61の内部とギア収容部62の内部とを繋ぐ。仕切壁部63は、ステータ30の左側に位置する。
【0014】
図2に示すように、仕切壁部63は、仕切壁部63を軸方向に貫通する孔部66を有する。孔部66には、後述するモータシャフト21が通される。孔部66は、例えば、回転軸J1を中心とする円形状の孔である。孔部66は、第1保持部66aと、第2保持部66bと、貯留部66cと、を有する。すなわち、仕切壁部63は、第1保持部66aと、第2保持部66bと、貯留部66cと、を有する。また、ハウジング6は、第1保持部66aと、第2保持部66bと、貯留部66cと、を有する。
【0015】
第1保持部66aは、内部に第1ベアリング27aを保持する部分である。第1保持部66aは、右側に開口する。第1保持部66aは、モータ収容部61の内部に開口する。第2保持部66bは、内部に第2ベアリング27bを保持する部分である。第2保持部66bは、第1保持部66aの左側に位置する。第2保持部66bは、左側に開口する。第2保持部66bは、ギア収容部62の内部に開口する。第2保持部66bの内径は、例えば、第1保持部66aの内径よりも大きい。
【0016】
貯留部66cは、後述する第2シャフト21bの周りにおいてオイルOが貯留される部分である。貯留部66cは、第1保持部66aと第2保持部66bとの軸方向の間に位置する。貯留部66cの内部は、軸方向の両側に開口する。貯留部66cの内部は、第1保持部66aの内部および第2保持部66bの内部に繋がる。すなわち、第1保持部66aの内部と第2保持部66bの内部とは、貯留部66cの内部を介して繋がる。これにより、貯留部66cの内部のオイルOを、第1保持部66aに保持される第1ベアリング27aと第2保持部66bに保持される第2ベアリング27bとに供給できる。貯留部66cの内径は、第1保持部66aの内径よりも小さい。
【0017】
図1に示すように、ハウジング6は、内部に冷媒としてのオイルOを収容する。本実施形態では、モータ収容部61の内部およびギア収容部62の内部に、オイルOが収容される。ギア収容部62の内部における下部領域には、オイルOが溜るオイル溜りPが設けられる。オイル溜りPのオイルOは、後述する油路90によってモータ収容部61の内部に送られる。モータ収容部61の内部に送られたオイルOは、モータ収容部61の内部における下部領域に溜まる。モータ収容部61の内部に溜まったオイルOの少なくとも一部は、接続孔68を介してギア収容部62に移動し、オイル溜りPに戻る。
【0018】
なお、本明細書において「ある部分の内部にオイルが収容される」とは、モータが駆動している最中の少なくとも一部において、ある部分の内部にオイルが位置していればよく、モータが停止している際には、ある部分の内部にオイルが位置していなくてもよい。例えば、本実施形態においてモータ収容部61の内部にオイルOが収容されるとは、モータ2が駆動している最中の少なくとも一部において、モータ収容部61の内部にオイルOが位置していればよく、モータ2が停止している際においては、モータ収容部61の内部のオイルOがすべて接続孔68を通ってギア収容部62に移動してしまっていてもよい。なお、後述する油路90によってモータ収容部61の内部へと送られたオイルOの一部は、モータ2が停止した状態において、モータ収容部61の内部に残っていてもよい。
【0019】
オイルOは、後述する油路90内を循環する。オイルOは、減速装置4および差動装置5の潤滑用として使用される。また、オイルOは、モータ2の冷却用として使用される。オイルOとしては、潤滑油および冷却油の機能を奏するために、比較的粘度の低いオートマチックトランスミッション用潤滑油(ATF:Automatic Transmission Fluid)と同等のオイルを用いることが好ましい。
【0020】
本実施形態においてモータ2は、インナーロータ型のモータである。モータ2は、駆動装置1の動力源としての機能と、発電装置としての機能と、を兼ね備える。以下の説明において、モータ2が動力源となり車両を駆動する状態を駆動モードと呼び、モータ2が発電装置として発電する状態を回生モードと呼ぶ。モータ2は、ロータ20と、ステータ30と、を有する。
【0021】
ロータ20は、水平方向に延びる回転軸J1を中心として回転可能である。ロータ20は、モータシャフト21と、ロータ本体24と、を有する。ロータ本体24は、モータシャフト21に固定される。図示は省略するが、ロータ本体24は、モータシャフト21の外周面に固定されるロータコアと、ロータコアに固定されるロータマグネットと、を有する。ロータ20のトルクは、ギア部3に伝達される。
【0022】
モータシャフト21は、回転軸J1を中心として軸方向に沿って延びる。モータシャフト21は、回転軸J1を中心に回転する。モータシャフト21は、モータ収容部61の内部とギア収容部62の内部とに跨って延びる。モータシャフト21の左側部分は、ギア収容部62の内部に突出する。モータシャフト21は、第1シャフト21aと、第2シャフト21bと、を有する。
【0023】
本実施形態においてモータシャフト21は、第1シャフト21aと第2シャフト21bとが軸方向に連結されて構成される。本実施形態において第1シャフト21aと第2シャフト21bとは、内部が互いに繋がる中空のシャフトである。第1シャフト21aの内部および第2シャフト21bの内部には、オイルOが通る。すなわち、第1シャフト21aは、内部にオイル通路部21cを有する。第2シャフト21bは、内部にオイル通路部21dを有する。
【0024】
第1シャフト21aは、ロータ本体24に固定されるシャフトである。より詳細には、第1シャフト21aの外周面にロータ本体24が固定される。第1シャフト21aは、モータ収容部61の内部に収容される。第1シャフト21aの軸方向両端部は、第1ベアリング27aと第3ベアリング27cとによって回転可能に支持される。すなわち、本実施形態においてベアリング27は、第1シャフト21aの軸方向両端部を回転可能に支持するベアリングとして、第1ベアリング27aと第3ベアリング27cとを含む。図2に示すように、第1シャフト21aの左側の端部は、第1保持部66aの内部に位置する。第1シャフト21aの左側の端面は、貯留部66cの内部と軸方向に対向する。
【0025】
図3に示すように、第1シャフト21aは、スプライン穴部28を有する。本実施形態においてスプライン穴部28は、第1シャフト21aの左側の端部から右側に窪む。スプライン穴部28は、例えば、回転軸J1を中心とする円形の穴である。スプライン穴部28の内部は、第1シャフト21aの左側の端部における内部である。スプライン穴部28は、軸方向に延びる。スプライン穴部28は、軸方向両側に開口する。
【0026】
スプライン穴部28は、内周面に複数の内歯部28aを有する。複数の内歯部28aは、径方向内側に突出する。複数の内歯部28aは、軸方向に延びる。複数の内歯部28aは、周方向に沿って間隔を空けて配置される。複数の内歯部28aは、例えば、周方向に沿って一周に亘って等間隔に配置される。内歯部28aの左側の端部は、スプライン穴部28の内周面における左側の端部よりも右側に離れた位置に位置する。
【0027】
図2に示すように、第1シャフト21aは、内径が大きくなる拡径部22を有する。拡径部22の内径は、第1シャフト21aのうち拡径部22の軸方向両側に位置する部分の内径よりも大きい。拡径部22は、スプライン穴部28の右側に位置する。拡径部22の内部は、スプライン穴部28の内部に繋がる。拡径部22の内周面22aは、テーパ面22bと、円筒面22cと、を有する。
【0028】
テーパ面22bは、内周面22aの左側部分である。テーパ面22bの左側の端部は、スプライン穴部28の内周面のうち右側の端部に繋がる。テーパ面22bは、回転軸J1を中心とする。テーパ面22bの内径は、左側から右側に向かうに従って大きくなる。円筒面22cは、テーパ面22bの右側に繋がる。円筒面22cは、内周面22aの右側部分である。円筒面22cは、回転軸J1を中心とする。
【0029】
図1に示すように、第1シャフト21aは、第1シャフト21aの内周面から外周面までを貫通する貫通孔23を有する。貫通孔23は、径方向に延びて第1シャフト21aの内部と第1シャフト21aの外部とを繋ぐ。図2に示すように、貫通孔23は、拡径部22の内周面から外周面までを貫通する貫通孔23aを含む。貫通孔23aは、周方向に沿って複数設けられる。貫通孔23aは、例えば、2つ設けられる。
【0030】
第1シャフト21aのオイル通路部21cを通るオイルOの一部は、貫通孔23aから第1シャフト21aの外部に流出する。貫通孔23aから流出したオイルOは、例えば、ロータ本体24の内部を通って、ロータ20の径方向外側に噴出され、ステータ30に供給される。すなわち、本実施形態において貫通孔23aは、ステータ30にオイルOを供給する孔である。これにより、ステータ30をオイルOによって冷却できる。
(【0031】以降は省略されています)

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