相对旋转状态检测装置 【技术领域】
本发明涉及一种检测两个部件彼此相对旋转状态的相对旋转状态检测装置。
背景技术
一般，车辆的驱动力源的转矩经过动力传递路径传递给车辆。在动力传递路径上设置有各种旋转部件，检测旋转部件的旋转状态，例如旋转角度、转数等的情况。特开平10-89446号公报(第0030段～第0035段，图5)记载了一个能够检测设置在动力传递路径上的旋转部件的旋转状态的装置的例子。
该公报记载了液压产生装置和动力输出装置，动力输出装置具有发动机、第一电动机、第二电动机、和行星齿轮，第一电动机、第二电动机、行星齿轮等配置在机箱内。发动机的曲柄轴与支架轴呈同心配置。曲柄轴的外侧设置第一电动机，托架轴的外侧设置第二电动机。此外，第一电动机和第二电动机之间设置行星齿轮。
行星齿轮具有中心齿轮、环形齿轮和保持中心齿轮和与环形齿轮啮合的小齿轮地托架。中心齿轮与中心齿轮轴连接，第一电动机的转子与中心齿轮轴连接。中心齿轮轴安装在曲柄轴的外周。环形齿轮与环形齿轮轴连接，第二电动机的转子与环形齿轮轴连接。环形齿轮轴安装在托架轴的外周。托架与托架轴连接，环形齿轮与驱动轴连接。此外，分别设置用于检测第一电动机的转子和第二电动机的转子的旋转角度的分析器。
作为分析器，具有定子和转子，在定子上设置通电线圈这种结构的分析器已被公知，该分析器通过在通电线圈上流过交流电流从而能够检测转子的旋转角度、转数等。如果采用上述公报所记载的分析器，定子被固定在机箱上，转子安装在环形齿轮轴和中心齿轮轴。
然而，上述公报记载的动力输出装置中，在机箱内部设置环形齿轮轴和中心齿轮轴的情况下，根据机箱、环状齿轮轴和中心齿轮轴的旋转轴线方向的相对位置，旋转轴线方向上分析器的定子和转子的重叠量可能不足规定量。为了避免这种情况，使用定位部件(例如，薄垫片)，调整机箱、环形齿轮轴和中心齿轮轴在旋转轴线方向的相对位置，但是设置定位部件会带来部件数增多的问题。
【发明内容】
本发明以上述情况为背景，目的是提供一种在旋转轴线方向上两个检测部件的相对位置关系设定为规定的关系的情况下，能够防止部件数增加的相对旋转状态检测装置。
为了实现上述目的，权利要求1的发明的相对旋转状态检测装置，具有分别设在以旋转轴线为基准相对旋转的两个部件上的检测部件，用于检测前述两个部件彼此相对旋转状态，其特征在于：设定前述至少一个检测部件在旋转轴线方向的尺寸，以便前述两个部件在旋转轴线方向上在规定的范围内相对移动的情况下，使得前述旋转轴线方向上前述检测部件彼此的相对位置关系被设定为规定的关系。
根据权利要求1的发明，通过两个检测部件检测两个部件的相对旋转状态。此外，两个部件在旋转轴线方向上在规定的范围内相对移动的情况下，在旋转轴线方向上检测部件彼此的相对位置关系被设定为规定的关系。
根据上述结构的相对旋转状态检测装置，两个部件在旋转轴线方向上在规定的范围内相对移动的情况下，在旋转轴线方向上检测部件彼此的相对位置关系能够设定为规定的关系。因此，不需要设置用于确定在旋转轴线方向上两个部件彼此位置的定位部件，能够抑制部件数的增加。
权利要求2的发明，在权利要求1的结构基础上，前述两个部件中的一个部件包含第一电动机的旋转轴。
根据上述结构的相对旋转状态检测装置，能够得到与权利要求1同样的效果，也能够检测第一电动机的旋转轴的旋转状态。
权利要求3的发明，在权利要求2的结构基础上，设置有为车辆的驱动轮传递动力的内燃机和第二电动机，行星齿轮装置设置在把前述发动机的动力向前述驱动轮传递的路径上，该行星齿轮装置具有中心齿轮、与该中心齿轮同心配置的环形齿轮、和用于保持该中心齿轮和与该环形齿轮啮合的小齿轮的托架，前述中心齿轮和前述第二电动机的旋转轴连接，前述托架和前述发动机的输出轴连接，前述环形齿轮和前述驱动轮连接，同时，设置定位部件，用于把前述第二电动机的旋转轴和前述中心齿轮定位在前述旋转轴线方向上。
权利要求4的发明，在权利要求3的结构基础上，前述行星齿轮装置由两对行星齿轮装置A和行星齿轮装置B构成，前述行星齿轮装置A的前述环形齿轮和前述行星齿轮装置B的环形齿轮连接，前述行星齿轮装置B的前述托架被固定，前述行星齿轮装置B的中心齿轮和前述第一电动机的旋转轴连接。
根据上述结构的相对旋转状态检测装置，除了与权利要求2具有同样的作用以外，发动机或者第二电动机中至少一方的动力经由行星齿轮装置传递到驱动轮。此外，发动机的动力经由行星齿轮装置分配给第二电动机或者驱动轮。通过定位部件确定第一电动机的旋转轴和中心齿轮在旋转轴线方向上的位置。
这里，作为权利要求5的发明，权利要求3或者权利要求4中的前述定位部件内径大于前述第二电动机的旋转轴的外径，小于前述中心齿轮的外径。
根据上述结构的相对旋转状态检测装置，在部件装配工序，使前述定位部件通过前述第二电动机的旋转轴来进行组装，因此组装工作性好。
此外，权利要求6的发明其特征是，在权利要求3或者权利要求4中的前述定位部件的内围，在圆周方向形成多个突起。
根据上述结构的相对旋转状态检测装置，在已装配前述定位部件的状态下，即使在使前述定位部件在半径方向移动的载荷起作用的情况下，通过使前述多个突起与前述旋转轴接触，前述旋转轴是前述定位部件的内围侧的部件，能够抑制位置偏差的增加。
此外，作为权利要求7的发明，在权利要求3或者权利要求4中的前述定位部件的内围方向的一个部位形成断缝。
根据上述结构的相对旋转状态检测装置，在组装权利要求3或者权利要求4中的前述定位部件时，将前述定位部件扩径后组装，组装后再将其缩径，所以能够抑制前述定位部件和前述旋转轴的位置偏差的增加。
权利要求8的发明，在权利要求1～7中任何一个的结构基础上，前述检测部件彼此的相对位置关系包括前述旋转轴线方向上检测部件彼此的重叠量，同时，前述规定的关系包括前述重叠量大于规定量的情况。
根据上述结构的相对旋转状态检测装置，除了与权利要求1～7中任何一个的发明具有同样的作用以外，在旋转轴线方向上检测部件彼此的重叠量设定为大于规定量。
在权利要求1的发明中，相对旋转状态包含相对旋转角度、相对转速、相对转数等。此外，规定的范围要基于两个部件或者连接两个部件的部件彼此在旋转轴线方向的加工误差、尺寸误差、组装误差、两个部件的机能、必然或者偶然或者不可避免发生的旋转轴线方向上的相对移动量、间隙等判断。更进一步，在权利要求1的发明中，相对位置关系包含旋转轴线方向上的重叠量、距离、间隔、空隙等。在权利要求2的发明中，第一电动机的旋转轴包含旋转轴自身和与旋转轴一体旋转的部件。
【附图说明】
参照下面的图对本发明的实施方式进行详细说明，下面对图进行简单说明。
图1是适用本发明的一个实施方式的混合动力汽车的结构图。
图2是图1的主要部分的剖视图。
图3是表示该实施方式中薄垫片的第一构成例的剖视图。
图4是表示该实施方式中薄垫片的第二构成例的剖视图。
图5是图4所表示的薄垫片的侧视图。
图6是表示该实施方式中薄垫片的第三构成例的侧视图。
【具体实施方式】
接下来参照附图对本发明进行具体的说明。图2是表示作为本发明的一个实施方式的FF(发动机前置前轮驱动)形式的车辆Ve的动力传动装置的结构图。
图2中1是发动机，发动机1具有曲柄轴2。该曲柄轴2被水平配置在车辆Ve的宽度方向。此外，曲柄轴2的端部形成有飞轮3。
该发动机1的外壁安装有空心的驱动桥机箱4。驱动桥机箱4具有发动机侧支架4A、机箱4B和机箱盖4C。并且发动机1和发动机侧支架4A固定在一起。此外，在发动机侧支架4A和机箱盖4C之间配置机箱4B。发动机侧支架4A和机箱4B固定在一起。机箱4B为圆筒形状，机箱盖4C固定在机箱4B的开口端。
驱动桥机箱4的内部G1设置输入轴5、第一电动机/发电机6、动力合成机构7、变速机构8、和第二电动机/发电机9。输入轴5以旋转轴线A1为中心旋转。离合器毂10通过花键被嵌入输入轴5中位于曲柄轴2一侧的端部。
此外，设置用于抑制、吸收飞轮3与输入轴5之间的转矩波动的阻尼装置12。前述第一电动机/发电机6配置在输入轴5的外侧，第二电动机/发电机9配置在与第一电动机/发电机6相比距离发动机1较远的位置。
也就是，第一电动机/发电机6配置在发动机1和第二电动机/发电机9之间。具体地讲，在发动机侧支架4A的内表面形成隔壁60、61，在隔壁60和隔壁61之间配置第一电动机/发电机6。此外，在机箱4B的内表面的隔壁4D和机箱盖4C之间的空间配置第二电动机/发电机9。第一电动机/发电机6和第二电动机/发电机9既具备通过被供给电力而提供驱动的电动机的功能(动力运转功能)，又具备把机械能转换为电能的发电机的功能(再生功能)。首先，第一电动机/发电机6具有被固定在驱动桥4上的定子13和自由旋转的转子14。
另一方面，在输入轴5的外周安装空心轴17。并且输入轴5和空心轴17能够相对旋转。此外，设置保持空心轴17可以旋转的轴承62、63，轴承62安装在隔壁60上，轴承63安装在隔壁61上。
此外，前述动力合成机构(换言之动力分配机构)7设置在第一电动机/发电机6和第二电动机/发电机9之间。该动力合成机构7具有所谓的单小齿轮形式的行星齿轮机构7A。也就是，行星齿轮机构7A具有中心齿轮18、与中心齿轮18同心配置的环形齿轮19、和用于保持中心齿轮18和与环形齿轮19啮合的小齿轮20的托架21。并且，中心齿轮18和空心轴17连接，托架21和输入轴5连接。环形齿轮19形成在与输入轴同心配置的环状部件22的内围侧，该环状部件22的外周侧形成有反转驱动齿轮23。该反转驱动齿轮23经由差动齿轮装置等与驱动轮95连接。
更进一步，输入轴5与连接轴5A同心连接。输入轴5与连接轴5A能够一体旋转。并且，连接轴5A的外周安装有能够旋转的空心轴24，在该空心轴24的外周侧配置前述第二电动机/发电机9。第二电动机/发电机9具有固定在驱动桥机箱4上的定子25和自由旋转的转子26。该转子26与空心轴24连接，能够一起旋转。设置保持空心轴24能够旋转的轴承35、36，轴承35安装在隔壁4D上，轴承36安装在机箱盖4C上。
前述变速机构8在旋转轴线方向，配置在动力分配机构7和第二电动机/发电机9之间。该变速机构8具有所谓的单小齿轮形式的行星齿轮机构8A。也就是，行星齿轮机构8A具有中心齿轮29、与中心齿轮29同心配置并且形成在环状部件22的内围的环形齿轮30、和用于保持中心齿轮29和与环形齿轮30啮合的小齿轮31的托架32。中心齿轮29和空心轴24连接，能够一起旋转。此外，托架32固定在隔壁4D上。更进一步，环状部件22通过两个轴承33保持着可以自由旋转。一个轴承33安装在隔壁4D上，另一个轴承33安装在隔壁61上。
根据图1具体说明前述空心轴17、24的支撑结构。轴承62具有内圈64、外圈65和滚动体66。内圈64嵌入固定在空心轴17的外周，外圈65嵌入固定在隔壁60的安装孔67。在空心轴17的外周形成环状梯式部件68，在隔壁60上形成环状梯式部件69。于是，内圈64与梯式部件68接触，外圈65与梯式部件69接触。
此外，轴承63具有内圈70、外圈71和滚动体72。内圈70嵌入固定在空心轴17的外周，外圈71嵌入固定在隔壁61的安装孔73。更进一步，设置检测第一电动机/发电机6旋转状态的分析器74。
下面说明分析器74的构成例，具有转子75和定子76，定子76上卷绕多条电线(未图示)，电线与电路连接。并且设置电子控制装置(未图式)，用于检测和控制电线一侧的通电状态和电路的电压等。另一方面，转子75配置在定子76的内侧，转子75呈椭圆形。该转子75一旦旋转，转子75和定子76之间的缝隙量变化，通过在规定的电线中流过交流电流，其它电线中产生与转子75的位置相适应的输出，根据该输出的差判断转子75的旋转角度、转数等。转子75固定在空心轴17，定子76固定在隔壁61。在空心轴17的外周形成梯式部件77。此外，在旋转轴线方向上轴承63一侧设置环78，转子75夹在环78和梯式部件77之间。
如前述，通过轴承62、63和环78，确定发动机侧支架4A和空心轴17在旋转轴线方向的位置，同时，确定分析器74的转子75和定子76在旋转轴线方向的位置。设定定子75和转子76在旋转轴线方向的相对位置，使得在旋转轴线方向上在规定范围(规定长度)内重叠。
接下来具体说明包含中心齿轮18部分的结构。中心齿轮18形成在圆筒部件90的外周，空心轴17和圆筒部件90通过花键嵌合连接。在圆筒部件90上形成环状的梯式部件，该梯式部件与空心轴17之间夹有环状薄垫片79。薄垫片79由金属材料构成。前述输入轴5在空心轴24侧的端部形成向外凸缘80。该向外凸缘与前述托架21连接。并且在向外凸缘80和圆筒部件90之间设置推力轴承81。通过薄垫片79和推力轴承81，确定空心轴17、圆筒部件90和输入轴5在旋转轴线方向的位置。在前述向外凸缘80和变速机构8的托架32之间设置推力轴承82。
接下来说明空心轴24的支撑结构。前述轴承35，36设置在旋转轴线方向上不同的位置。轴承35具有内圈37、外圈38和设在内圈37和外圈38之间的滚动体39。内圈37嵌入到空心轴24的外周，外圈38嵌入到隔壁4D的安装孔40。此外，轴承36具有内圈45、外圈46和滚动体47。内圈45安装在空心轴24的外周，外圈46安装在机箱盖4C上。这样，通过轴承35、36确定了空心轴24和驱动桥机箱4在旋转轴线方向的位置。在机箱盖4C上形成以旋转轴线A1为中心的轴孔54，连接轴5A的一部分配置在轴孔54内。
更进一步，设置分析器83用来检测第二电动机/发动机9的旋转状态。分析器83具有转子84和定子85，其基本结构和功能与分析器74相同。定子84安装在空心轴24，定子85固定在机箱盖4C上。在空心轴24的外周形成梯式部件86。此外，在旋转轴线方向上轴承36一侧设置环87，环87和梯式部件86之间夹有转子84。空心轴24和机箱盖4C如前述那样被确定了在旋转轴线方向的位置，从而设定分析器83的转子84和定子85在旋转轴线方向的重叠量。
如上述结构的动力传动装置，从发动机1输出的转矩经由输入轴5传递到托架21。传递到托架21的转矩经由环形齿轮19、环状部件22、和反转驱动齿轮23传递到驱动轮95。此外，发动机1的转矩传递到托架21的时候，可以使第一电动机/发电机6发挥作为发电机的机能，产生的电力能够给蓄电装置(未图示)充电。
更进一步，第二电动机/发电机9作为电动机被驱动，其动力能够传递到动力分配机构7。第二电动机/发电机9的动力经由空心轴24传递到变速机构8的中心齿轮29，托架32作为反作用要素起作用的同时，中心齿轮29的转速被减速，并且，在中心齿轮29的旋转方向的反方向，动力被传递到使环形齿轮30旋转的方向。
如上述，发动机1的动力与第二电动机/发电机9的动力输入到动力分配机构7并合成，合成后的动力传递到驱动轮95。再者，第二电动机/发电机9的转速经变速机构8减速，由此，能够把第二电动机/发电机9的转矩放大后传递到动力分配机构7。如上述，图1所示的具有动力传动装置的车辆Ve，是发动机1或者第二电动机/发电机9中至少一方的转矩能够被传递到驱动轮95的车辆Ve，也就是所谓的混合动力汽车。一方面，分析器74用来判断第一电动机/发电机6的旋转状态，例如旋转角度、转数等，另一方面，分析器83用来判断第二电动机/发电机9的旋转状态，例如旋转角度、转数等。
由于构成动力合成机构7的齿轮彼此间的啮合力，空心轴17在旋转轴线方向可能产生振动。对于这种情况，在本实施方式中，预先设定转子75或者定子74中至少一方在旋转轴线方向上的尺寸(长度)，以便在空心轴17在旋转轴线方向上振动的情况下，使得在旋转轴线方向上转子75和定子74的重叠量的绝对值被设定为大于规定值。因此，能够确保在旋转轴线方向上转子75和定子74的重叠量大于规定量，能够抑制分析器74的检测机能的下降。
此外，由于构成变速机构8的齿轮彼此间的啮合力，空心轴24在旋转轴线方向可能产生振动。对于这种情况，在本实施方式中，预先设定转子84或者定子85中至少一方在旋转轴线方向上的尺寸(长度)，以便在空心轴24在旋转轴线方向上振动的情况下，使得在旋转轴线方向上转子84和定子85的重叠量的绝对值被设定为大于规定值。因此，能够确保在旋转轴线方向上转子84和定子85的重叠量大于规定量，能够抑制分析器83的检测机能的下降。如上述，根据本实施方式，可以不使用用来确定分析器的转子和定子在旋转轴线方向上的位置的定位部件，例如薄垫片等。结果，能够降低部件数目，不需要用来贮藏定位部件的空间。
通过薄垫片79、推力轴承81，确定空心轴17、圆筒部件90和托架21在旋转轴线方向的位置。因此，构成动力合成机构7的各齿轮彼此间的啮合量，具体的说是在旋转轴线方向的啮合量能够设定为大于规定量。更进一步，通过薄垫片79、推力轴承81，确定输入轴5和固定在机箱4B上的托架32在旋转轴线方向的位置。因此，能够抑制推力轴承82从托架32和向外凸缘80之间脱落。构成变速机构8的各齿轮彼此间的啮合量，具体的说是在旋转轴线方向的啮合量能够设定为大于规定量。
接下来，依次说明薄垫片79的构成例。
(第一构成例)
首先，基于图3说明第一构成例。前述圆筒部件90上，除中心齿轮18外，还形成有外齿91，外齿91通过花键嵌入空心轴17的内齿(未图示)。外齿91的外径设定为小于中心齿轮18的外径。此外，前述圆筒部件90上，在旋转轴线方向中心齿轮18和外齿91之间形成颈部92，前述薄垫片79安装在颈部92的外周。颈部92的外径设定为小于外齿91的外径。
另一方面，薄垫片79的内径设定为大于外齿91的外径，小于中心齿轮18的外径。因此，在驱动桥部件的装配工艺中，使薄垫片79通过外齿91的外侧空间安装在颈部92时，薄垫片79的组装作业性好。
(第二构成例)
基于图4和图5说明薄垫片79的第二构成例。图4和图5中的与图3结构相同的部分与图3中的标号相同。该第二构成例中，在薄垫片79的内围，在圆周方向形成多个突起93。突起93，例如能够在圆周方向按等间隔设置4处。该第二构成例，薄垫片79中突起93以外的部分的内径设定为大于外齿91的外径，多个突起93的内切圆(未图示)的直径设定为小于外齿91的外径。此外，多个突起93的内切圆的直径设定为大于外齿91的齿根圆(未图示)的直径。多个突起93的内切圆的直径设定为稍大于颈部92的外径。在薄垫片79的圆周方向上，多个突起93的配置位置与外齿91彼此间的齿槽(未图示)的配置位置一致。
该第二构成例中，在驱动桥部件的装配工艺中，薄垫片79的突起93通过外齿91彼此间的齿槽，薄垫片79安装在圆筒部件90的颈部92。此外，在薄垫片79被安装在圆筒部件90的颈部92的状态下，即使产生使薄垫片79和圆筒部件90在半径方向相对移动的载荷的情况下，通过多个突起93和颈部92的接触，可以抑制薄垫片79的中心和圆筒部件90的中心的位置偏差(偏心)量的增加。如果增加薄垫片79的圆周方向上的突起93的数目，薄垫片79和圆筒部件90在与旋转轴线直交的平面内在任何方向移动的情况下，都能抑制前述偏心量的增加。此外，能够降低一处突起93和颈部92的接触面压力，抑制突起93的磨损。
(第三构成例)
接下来基于图6说明薄垫片79的第三构成例。也就是，在薄垫片79的圆周方向的一个部位形成断缝94。此外，在使薄垫片79扩径的载荷不起作用的情况下，薄垫片79的内径小于外齿91的外径，大于颈部92的外径。薄垫片79安装在圆筒部件90的情况下，向薄垫片79施加载荷使其发生弹性变形，使薄垫片79形成扩径的状态下，通过外齿91的外侧。如果除去加到薄垫片79的载荷，薄垫片79恢复原来形状，也就是形成缩径，薄垫片79被安装在颈部92。该第三构成例中，能够抑制圆筒部件90和薄垫片79的偏心量的增加。此外，由于能够抑制薄垫片79的内周局部与颈部92的部分接触，能够抑制薄垫片79的磨损。
(实施方式的结构与发明的结构的对应)
如果说明该实施方式的结构与本发明的结构的对应关系，驱动桥机箱4，与空心轴17、24和转子14、26相当于本发明的相对旋转的两个部件，转子75、84和定子76、85相当于本发明的检测部件，分析器74、83相当于本发明的相对旋转状态检测装置，旋转轴线方向上转子和定子的重叠量相当于本发明的检测部件彼此的相对位置关系，“重叠量大于规定量”相当于本发明的“相对位置关系设定为规定的关系”，第一电动机/发动机6和第二电动机/发电机9相当于本发明的第一电动机，转子14、26和空心轴17、24相当于本发明的旋转轴，第一电动机/发动机6相当于本发明的第二电动机，动力合成机构7相当于本发明的行星齿轮装置，曲柄轴2相当于本发明的输出轴，薄垫片79相当于本发明的定位部件。
作为本发明对象的相对旋转检测装置包含两个检测部件彼此接触的接触式传感器，和两个检测部件彼此不接触的非接触式传感器。作为非接触式传感器，除上述的分析器以外，还有旋转编码器、激光标尺、磁电式线性速度检测器、激光式线性速度检测器等。