特許 7572541 動圧軸受を含む電気変速機アセンブリ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-15

(45)【発行日】2024-10-23

(54)【発明の名称】動圧軸受を含む電気変速機アセンブリ

(51)【国際特許分類】

   F16H 57/021 20120101AFI20241016BHJP

   F16C 35/10 20060101ALI20241016BHJP

   F16C 17/00 20060101ALI20241016BHJP

   F16C 33/20 20060101ALI20241016BHJP

【ＦＩ】

F16H57/021

F16C35/10

F16C17/00 A

F16C33/20 A

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2023509855

(86)(22)【出願日】2021-08-11

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-09-06

(86)【国際出願番号】 US2021045508

(87)【国際公開番号】W WO2022035944

(87)【国際公開日】2022-02-17

【審査請求日】2023-02-10

(31)【優先権主張番号】63/064,436

(32)【優先日】2020-08-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】17/398,512

(32)【優先日】2021-08-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】515009952

【氏名又は名称】シェフラー テクノロジーズ アー・ゲー ウント コー． カー・ゲー

【氏名又は名称原語表記】Ｓｃｈａｅｆｆｌｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ＡＧ ＆ Ｃｏ． ＫＧ

【住所又は居所原語表記】Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓｔｒ． １－３， ９１０７４ Ｈｅｒｚｏｇｅｎａｕｒａｃｈ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】アージュン カイラッシュ マジャリンジャム アディシアン

(72)【発明者】

【氏名】マシュー フレイリー

(72)【発明者】

【氏名】ジテッシュ モーディ

【審査官】前田 浩

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１５１２６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２０５４９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｈ ５７／０２１

Ｆ１６Ｃ ３５／１０

Ｆ１６Ｃ １７／００

Ｆ１６Ｃ ３３／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気変速機アセンブリであって、
外側ハウジングの内側に配置された固定子と、
前記固定子によって回転可能に駆動されるように構成された回転子であって、回転子シャフトを含む、回転子と、
前記回転子シャフトと前記外側ハウジングとの間に配置された少なくとも１つの動圧軸受であって、非金属材料から形成される、少なくとも１つの動圧軸受と、を備え、
前記少なくとも１つの動圧軸受が、
第１の軸受表面を画定する半径方向に延在するフランジであって、前記外側ハウジングと接触する外側軸方向表面と、前記回転子の軸方向端面と接触する内側軸方向表面とを含むフランジと、
第２の軸受表面を画定する軸方向に延在する円筒部であって、前記外側ハウジングと接触する外側半径方向表面と、前記回転子シャフトの外側半径方向表面と接触する内側半径方向表面とを含む円筒部と、を含む、電気変速機アセンブリ。

【請求項2】

前記少なくとも１つの動圧軸受が、高分子材料又はプラスチック材料から形成される、請求項１に記載の電気変速機アセンブリ。

【請求項3】

前記少なくとも１つの動圧軸受が、前記回転子の第１の軸方向端部の第１の動圧軸受と、前記回転子の第２の軸方向端部の第２の動圧軸受と、を含む、請求項１に記載の電気変速機アセンブリ。

【請求項4】

前記第１の動圧軸受が、前記外側ハウジングの第１の部分に係合するように構成され、前記第２の動圧軸受が、前記外側ハウジングの第２の部分と係合するように構成されている、請求項３に記載の電気変速機アセンブリ。

【請求項5】

前記フランジ及び前記円筒部が、互いに一体的に形成される、請求項１に記載の電気変速機アセンブリ。

【請求項6】

前記フランジ及び前記円筒部が、互いに別々に形成される、請求項１に記載の電気変速機アセンブリ。

【請求項7】

前記少なくとも１つの動圧軸受が、前記外側ハウジングに前記少なくとも１つの動圧軸受を固定するように構成された回転防止要素を含む、請求項１に記載の電気変速機アセンブリ。

【請求項8】

前記少なくとも１つの動圧軸受が、平坦部のいずれかの端部に溝部を備える前記平坦部を備えるプロファイルを有する、半径方向軸受表面又は軸方向軸受表面のうちの少なくとも１つに少なくとも１つの軸受表面を含み、前記プロファイルが、前記少なくとも１つの軸受表面に環状になるように繰り返し形成される、請求項１に記載の電気変速機アセンブリ。

【請求項9】

前記少なくとも１つの動圧軸受が、平坦部のいずれかの端部に傾斜部を備える前記平坦部と、前記傾斜部のそれぞれの端部に溝部と、を備えるプロファイルを有する、半径方向軸受表面又は軸方向軸受表面のうちの少なくとも１つに少なくとも１つの軸受表面を含み、前記プロファイルが、前記少なくとも１つの軸受表面に環状になるように繰り返し形成される、請求項１に記載の電気変速機アセンブリ。

【請求項10】

前記回転子シャフトが、差動装置と駆動可能に係合するように構成された第１のギヤを有する、請求項１に記載の電気変速機アセンブリ。

【請求項11】

前記差動装置が、第１の出力シャフト及び第２の出力シャフトに係合するように構成され、前記第１の出力シャフト及び前記第２の出力シャフトが各々、車両車輪を駆動するように構成されている、請求項１０に記載の電気変速機アセンブリ。

【請求項12】

前記回転子シャフトが、前記第１の出力シャフト又は前記第２の出力シャフトのうちの少なくとも１つを内部で受容するように寸法決めされた中央キャビティを含む、請求項１１に記載の電気変速機アセンブリ。

【請求項13】

前記第１のギヤが、カウンタシャフトに接続された第２のギヤと係合するように構成され、前記カウンタシャフトが、前記差動装置に接続された第４のギヤと係合するように構成された第３のギヤを含む、請求項１０に記載の電気変速機アセンブリ。

【請求項14】

前記カウンタシャフトが、前記回転子シャフトからオフセットされ、かつ前記回転子シャフトの軸に対する平行軸に沿って配置される、請求項１３に記載の電気変速機アセンブリ。

【請求項15】

前記カウンタシャフトが、前記差動装置から半径方向外向きに配置される、請求項１３に記載の電気変速機アセンブリ。

【請求項16】

電気変速機アセンブリであって、
外側ハウジングの内側に配置された固定子と、
前記固定子によって回転可能に駆動されるように構成された回転子であって、回転子シャフトを含む、回転子と、
前記回転子シャフトと前記外側ハウジングとの間に配置された少なくとも１つの動圧軸受であって、高分子材料又はプラスチック材料から形成され、その端面から軸方向に延出する突起であり、前記少なくとも１つの動圧軸受を前記外側ハウジングに固定する回転防止要素を含む少なくとも１つの動圧軸受と、
複数の中間ギヤを介して、前記回転子シャフトによって駆動係合されるように構成された差動装置と、を備える、電気変速機アセンブリ。

【請求項17】

前記回転子シャフトが、前記差動装置の第１の出力シャフト又は第２の出力シャフトのうちの少なくとも１つを内部で受容するように寸法決めされた中央キャビティを含む、請求項１６に記載の電気変速機アセンブリ。

【請求項18】

前記少なくとも１つの動圧軸受が、前記回転子の第１の軸方向端部の第１の動圧軸受と、前記回転子の第２の軸方向端部の第２の動圧軸受と、を含み、前記第１の動圧軸受が、前記外側ハウジングの第１の部分に固定され、前記第２の動圧軸受が、前記外側ハウジングの第２の部分に固定される、請求項１６に記載の電気変速機アセンブリ。

【請求項19】

前記少なくとも１つの動圧軸受が、前記回転子の第１の軸方向端部の第１の動圧軸受と、前記回転子の第２の軸方向端部の第２の動圧軸受と、を含む、請求項１６に記載の電気変速機アセンブリ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

参照による援用
本出願は、２０２１年８月１０に出願された米国非仮特許出願第１７／３９８，５１２号、及び２０２０年８月１２日に出願された米国仮特許出願第６３／０６４，４３６号に対する優先権を主張するものであり、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

本開示は、電気変速機アセンブリを対象とし、より具体的には、電気変速機アセンブリのための動圧軸受を提供することに関する。

【背景技術】

【0003】

自動車用変速機は、概して、内燃機関（ＩＣＥ）から車両車輪まで電力をルーティングし、一方で、ＩＣＥが効率的に動作することを確実にするように車輪とＩＣＥとの間の速度比を調整するために使用されることが周知である。車両をより燃料効率的にするという需要が高まるにつれて、現在、一部の車両は、ＩＣＥを補助又は置き換えるために、電気モータを利用する。

【0004】

自動車用変速機は、典型的には、固定ハウジングに対して回転するいくつかのシャフトを含む。一部の配置では、シャフトは、互いに対して回転するように構成され得る。軸受は、いかなる抗力トルクも最小にしながら相対回転を可能にするために利用される。軸受は、概して、相対回転によって構成要素間で力を伝送するように設計されている。任意の軸方向負荷を伝達するために半径方向軸受を使用すること、及び任意の軸方向負荷を伝達するために軸方向軸受又はスラスト軸受を使用することが周知である。組み合わせ軸受もまた、既知であり、これは、概して、半径方向負荷及び軸方向負荷の両方を伝達又は支持するように構成されている。

【0005】

対向するリング間で支持される回転要素を含むころ軸受もまた、しばしば、自動車用変速機で使用される。回転要素は、主に、滑り接触とは対照的に、軸受リングによって転がり接触を維持するように構成されている。自動車用変速機で使用することもできるブッシュは、別のタイプの軸受であり、これは、主に滑り接触を利用するものであり、典型的には、抗力を最小にするために、低摩擦係数を有する材料から形成される。

【0006】

これらの様々な軸受タイプは既知であるが、欠点も有する。例えば、運転中に静電気が蓄積する場合があり、これらのタイプの軸受は、軸受を流れる電流を受ける場合がある。これは、典型的には、軸受表面に損傷を生じさせ、したがって、軸受の尚早な故障を生じさせる。電流の問題に対処するための１つの既知の解決策は、電流が軸受を流れることを防止するのを補助する絶縁コーティング又は他のタイプの分流器を使用することである。これらの解決策は、典型的には、設置に大きな労力を要するか、又は高価である。

【0007】

したがって、電気モータアセンブリに実装される軸受に関する電流問題に対処するための、改善された解決策を提供することが望ましい。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0008】

一態様では、動圧軸受を含む、改善された電気変速機アセンブリが提供される。電気変速機アセンブリは、外側ハウジングの内側に配置された固定子を含む。回転子は、固定子によって回転可能に駆動されるように構成されている。回転子は、差動装置と駆動可能に係合するように構成された第１のギヤを有する、回転子シャフトを含むことができる。動圧軸受は、回転子シャフトと外側ハウジングとの間に配置される。動圧軸受は、非導電性材料から形成される。具体的には、動圧軸受は、高分子材料又はプラスチック材料から形成することができる。一態様では、動圧軸受は、非金属材料から形成される。

【0009】

動圧軸受は、回転子の第１の軸方向端部の第１の動圧軸受と、回転子の第２の軸方向端部の第２の動圧軸受と、を含むことができる。第１の動圧軸受は、外側ハウジングの中央ハウジングに係合するように構成することができ、第２の動圧軸受は、外側ハウジングの第１のエンドキャップと係合するように構成することができる。動圧軸受は、関連するハウジング構成要素に圧入するか、又は嵌合特徴部を介して固定ハウジング構成要素に回転可能に係止若しくは固定されるように固定的に接続するかのいずれかであり得る。

【0010】

動圧軸受は、第１の軸受表面を画定する半径方向に延在するフランジと、第２の軸受表面を画定する軸方向に延在するフランジと、を含むことができる。半径方向に延在するフランジ及び軸方向に延在するフランジは、互いに一体的に形成することができる。別の態様では、半径方向に延在するフランジ及び軸方向に延在するフランジは、互いに別々に形成することができる。

【0011】

動圧軸受は、外側ハウジングなどの変速機の別の構成要素に動圧軸受を回転可能に固定するように構成された回転防止要素を含むことができる。

【0012】

動圧軸受は、一態様では、平坦部のいずれかの端部に溝部を備える平坦部を含むプロファイルを有する、半径方向軸受表面又は軸方向軸受表面のうちの少なくとも１つの軸受表面を含む。別の態様では、動圧軸受は、平坦部のいずれかの端部に傾斜部を備える平坦部と、傾斜部のそれぞれの端部の溝部と、を備えるプロファイルを有する、半径方向軸受表面又は軸方向軸受表面のうちの少なくとも１つに軸受表面を含むことができる。

【0013】

差動装置は、第１の出力シャフト及び第２の出力シャフトに係合するように構成することができ、第１の出力シャフト及び第２の出力シャフトは各々、車両車輪を駆動するように構成することができる。

【0014】

一態様では、回転子シャフトは、第１の出力シャフト又は第２の出力シャフトのうちの少なくとも１つを内部で受容するように寸法決めされた中央キャビティを含む。

【0015】

第１のギヤは、カウンタシャフトに接続された第２のギヤと係合するように構成することができ、カウンタシャフトは、差動装置に接続された第４のギヤと係合するように構成された第３のギヤを含むことができる。カウンタシャフトは、回転子シャフトからオフセットされて、かつ回転子シャフトの軸に対する平行軸に沿って配置することができる。カウンタシャフトは、差動装置から半径方向外向きに配置することができる。

【0016】

追加的な実施形態が、本明細書に開示される。

【0017】

前述の概要及び以下の詳細な説明は、本開示の好ましい実施形態を示す添付の図面と併せて読むときに、より良好に理解されよう。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1A】組み合わせた半径方向軸受構成要素及び軸方向又はスラスト軸受構成要素を含む、一態様による変速機の側断面図である。

【図1B】図１Ａの変速機の拡大側断面図である。

【図2】動圧軸受が、別々に形成された半径方向軸受及び別々に形成された軸方向又はスラスト軸受を含む、別の態様による変速機の拡大側断面図である。

【図3A】一態様による動圧軸受の斜視図である。

【図3B】図３Ａの動圧軸受の側断面図である。

【図3C】図３Ａ及び図３Ｂの動圧軸受の軸方向平面図である。

【図3D】図３Ａ～図３Ｃの動圧軸受の軸受表面の一部分の拡大図である。

【図4A】別の態様による動圧軸受の斜視図である。

【図4B】図４Ａの動圧軸受の断面図である。

【図4C】図４Ａ及び図４Ｂの動圧軸受の軸方向平面図である。

【図4D】図４Ａ～図４Ｃの動圧軸受の軸受表面の一部分の拡大図である。

【図5A】別の態様による動圧軸受の前方軸方向平面図である。

【図5B】図５Ａの動圧軸受の斜視図である。

【図5C】図５Ａ及び図５Ｂの動圧軸受の軸方向軸受表面の一部分の拡大図である。

【図5D】図５Ａ～図５Ｃの動圧軸受の半径方向軸受表面の一部分の拡大図である。

【図5E】図５Ａ～図５Ｄの動圧軸受と変速機の他の構成要素との間の界面を示す断面図である。

【図6A】別の態様による動圧軸受の斜視図である。

【図6B】図６Ａの動圧軸受の軸方向平面図である。

【図6C】図６Ａ及び図６Ｂの動圧軸受の１つの軸受表面の一部分の拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下の説明では、特定の用語が便宜的にのみ使用されており、限定的なものではない。「前」、「後」、「上」、及び「下」という用語は、参照される図面における方向を示す。「内向き」及び「外向き」という用語は、図面で参照される部品に向かう方向及び離れる方向を指し得る。「軸方向に」は、シャフトの軸に沿った方向を指す。「ａ、ｂ、又はｃのうちの少なくとも１つ」と引用されている項目のリストへの言及（ａ、ｂ、及びｃがリスト化されている項目を表す）は、項目ａ、ｂ、若しくはｃのうちのいずれか１つ、又はそれらの組み合わせを意味する。用語には、上記で具体的に述べた語、その派生語、及び類似の重要な語が含まれる。

【0020】

図１Ａ、図１Ｂ、図２、及び図５Ｅに示されるように、自動車又は車両アセンブリのための変速機１０が、概して本明細書に開示される。一態様では、自動車用変速機１０は、電気変速機である。変速機１０は、概して、固定子１８、回転子２０、差動装置２８などの、変速機１０の内部構成要素の全てを囲む、外側ハウジング１１を含む。外側ハウジング１１は、複数の構成要素若しくは要素から形成することができるか、又は単一の一体的ハウジング要素として形成することができる。一態様では、外側ハウジング１１は、中央ハウジング１２、第１のエンドキャップ１４、及び第２のエンドキャップ１６を介して形成することができる。当業者は、より少ない又は追加的な構成要素を使用して、外側ハウジング１１を形成することができることを理解するであろう。中央ハウジング１２、第１のエンドキャップ１４、及び第２のエンドキャップ１６は、様々な締結構成を介して互いに取り付けることができる。例えば、中央ハウジング１２、第１のエンドキャップ１４、及び第２のエンドキャップ１６は、内部構成要素の設置後に一緒にボルト留めすることができる。

【0021】

電気モータは、変速機１０と一体化されて、電力を発生するように構成されている。一態様では、電気モータは、固定子１８を含む。固定子１８は、変速機１０の別の構成要素に固定することができる。固定子１８は、中央ハウジング１２、第１のエンドキャップ１４、又は第２のエンドキャップ１６のうちの１つの内面に固定することができる。一態様では、固定子１８は、中央ハウジング１２に固定される。

【0022】

電気モータはまた、回転子２０も含む。回転子２０は、固定子１８の半径方向内向き又は外向きに配置することができる。回転子２０は、概して、回転するように構成又は支持される。一態様では、回転子２０は、回転子シャフト２２に固定される。図には別々の回転子シャフト２２が示されているが、当業者は、他の態様では、回転子シャフト２２が回転子２０と一体的に形成され得ることを理解するであろう。

【0023】

回転子シャフト２２は、本明細書で更に詳細に説明される、中央キャビティを含むことができる。回転子シャフト２２の第１の端部２２ａは、少なくとも１つの第１の軸受支持体を介した中央ハウジング１２に対する回転を支持するように構成されている。一態様では、第１の軸受支持体は、第１の動圧軸受２４を備える。回転子シャフト２２の第２の反対端部２２ｂは、少なくとも１つの第２の軸受支持体を介した第１のエンドキャップ１４に対する回転を支持する。第２の軸受支持体は、第２の動圧軸受２６を備えることができる。

【0024】

一態様では、電気モータは、概して、変速機１０の一方の軸方向端部に提供される。変速機１０の他方の軸方向端部には、差動装置２８を提供することができる。差動装置２８は、第１の出力シャフト３０及び第２の出力シャフト３２への電力出力を分割又は分離するように構成することができる。差動装置２８は、概して、本明細書でより詳細に説明される一連の接続部又はギヤを通して、回転子シャフト２２によって駆動される。第１の出力シャフト３０及び第２の出力シャフト３２は、車両のそれぞれのホイールに電力又は出力を伝達するように構成することができる。一態様では、差動装置２８は、ベベルギア差動装置とすることができる。当業者は、代替的なタイプの差動装置を使用することができることを理解するであろう。一実施例では、出力シャフト３０、３２のいずれか１つは、車輪ユニットに接続するハーフシャフトに接続するように、等速ジョイントで終端し得る。

【0025】

差動装置２８並びに第１の出力シャフト３０及び第２の出力シャフト３２は、回転子２０と同じ軸、すなわち、軸（Ｘ）を中心とした回転を支持するように構成されている。第１の出力シャフト３０は、回転子シャフト２２の中央キャビティを通って延在するように構成されている。差動装置２８は、半径方向外側ハウジング又は構成要素を提供するキャリア３４を含むことができる。軸受３６及び３８は、キャリア３４と外側ハウジング１１との間、すなわち、キャリア１２と第２のエンドキャップ１６との間に提供される。第１の出力シャフト３０は、差動装置２８によって第１の端部３０ａにおいて、かつ軸受４０によって第２の端部３０ｂにおいて支持される。同様に、第２の出力シャフト３２は、差動装置２８によって第１の端部３２ａにおいて、かつ軸受４２によって第２の端部３２ｂにおいて支持される。

【0026】

変速機１０の外側ハウジング１１の内側に配置されるカウンタシャフト４４を提供することができる。カウンタシャフト４４は、軸（Ｘ）からオフセットされて配置される。カウンタシャフト４４の軸は、軸（Ｘ）に平行である。カウンタシャフト４４は、カウンタシャフト４４の軸方向に反対の端部に配置される一対の軸受４６及び４８によって回転可能に支持される。カウンタシャフト４４は、差動装置２８から半径方向外向きに配置することができる。この配置は、軸方向にコンパクトな変速機１０を提供する。

【0027】

一態様では、第１のギヤ５０は、回転子シャフト２２に接続される。第１のギヤ５０は、回転子シャフト２２と一体的に形成することができる。一態様では、第１のギヤ５０は、回転子シャフト２２の第１の端部２２ａに取り付けられる。第１のギヤ５０は、カウンタシャフト４４に接続される第２のギヤ５２と噛合する、すなわち、駆動係合するように構成されている。第２のギヤ５２は、カウンタシャフト４４と一体的に形成することができる。第３のギヤ５４は、カウンタシャフト４４に接続される。一態様では、第３のギヤ５４は、カウンタシャフト４４内に一体的に形成される。第３のギヤ５４は、第４のギヤ５６と噛合するように構成されている。一態様では、第４のギヤ５６は、差動装置２８のキャリア３４に接続される。第４のギヤ５６は、キャリア３４の半径方向外面に直接形成することができる。

【0028】

回転子シャフト２２、カウンタシャフト４４、並びに第１のギヤ５０、第２のギヤ５２、第３のギヤ５４、及び第４のギヤ及び５４は、差動装置２８に回転子２０を駆動可能に接続するように構成されている。これらの構成要素及び差動装置２８は、回転子２０を第１の出力シャフト３０及び第２の出力シャフト３２に駆動可能に接続する。

【0029】

本開示で使用するとき、構成要素は、構成要素の間で電力が伝達される場合、駆動可能に接続されるとみなされる。本開示で使用するとき、駆動可能に接続された構成要素は、直接的に相互作用若しくは係合し得るか、又は間接的に相互作用若しくは係合して、中間構成要素を介して接続され得る。構成要素は、クラッチ又はブレーキなどの解放可能な電力潮流成分によって選択的に駆動可能に接続され得る。

【0030】

図１Ｂは、回転子シャフト２２と周囲の構成要素との間の界面の一態様の拡大図である。第１の動圧軸受２４の外側半径方向表面２５ａは、中央ハウジング１２の半径方向支持表面６０と係合又は接続するように構成されている。第１の動圧軸受２４の内側半径方向表面２５ｂは、回転子シャフト２２の半径方向表面２２ｃと係合又は接続するように構成されている。

【0031】

第２の動圧軸受２６の外側半径方向表面２７ａは、第１のエンドキャップ１４の半径方向支持表面６２と係合又は接続するように構成されている。第２の動圧軸受２６の内側半径方向表面２７ｂは、支持シャフト２２の半径方向表面２２ｃと係合又は接続するように構成されている。

【0032】

第１の動圧軸受２４の外側軸方向表面２５ｃは、中央ハウジング１２の対応する軸方向端面６４に係合するように構成されている。第１の動圧軸受２４の内側軸方向表面２５ｄは、回転子２０の対応する軸方向端面２０ａに係合するように構成されている。

【0033】

第２の動圧軸受２６の外側軸方向表面２７ｃは、第１のエンドキャップ１４の対応する軸方向端面６６に係合するように構成されている。第２の動圧軸受２６の内側軸方向表面２７ｄは、回転子２０の対応する軸方向端面２０ｂに係合するように構成されている。

【0034】

潤滑流体などの流体は、動圧軸受２４、２６と回転子２０及び回転子シャフト２２との間の界面の間に方向付けられるか、又はルーティングされる。本明細書でより詳細に説明される溝付き表面は、回転子２０及び回転子シャフト２２に面する又は係合する動圧軸受２４、２６の表面に提供される。具体的には、動圧軸受２４の内側軸方向表面２５ｄ及び第１の内側半径方向表面２５ｂ並びに第２の動圧軸受２６の内側軸方向表面２７ｄ及び内側半径方向表面２７ｂは、概して、潤滑流体などの流体を方向付けるか、又はルーティングするように構成されている、流体力学的軸受表面を含む。一態様では、流体は、外部冷却リザーバ及び／又はポンプシステムから、又は変速機アセンブリ内の油量を利用する再循環冷却油槽システムから供給することができる。

【0035】

これらの表面の特徴部は、相対回転に応答して流体を膜内に分散させる。例えば、相対回転の方向は、前進又は後進の駆動モードに基づいて時計回り又は反時計回りとすることができる。一態様では、膜は、摩擦が最小になるように表面を分離する。軸方向力及び半径方向の両方が伝達され得る。動圧軸受の例示的な設計、特徴、軸受プロファイル、及び他の態様は、本出願人によって出願された、２０２０年３月３日に出願された米国特許出願第１６／８０７，８８２号に開示されている。本出願人によって出願された、２０２０年３月３日に出願された米国特許出願第１６／８０７，８８２号は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

【0036】

一態様では、動圧軸受２４、２６は、中央ハウジング１２などの外側ハウジング１１又は第１のエンドキャップ１４に固定され、流体力学的膜は、動圧軸受２４、２６と、回転子２０又は回転子シャフト２２のうちの少なくとも１つとの間に形成され得る。当業者は、代替的な構成又はアセンブリでは、動圧軸受が回転子２０及び／又は回転子シャフト２２に固定され得ることを理解するであろう。

【0037】

動圧軸受は、それぞれ、図３Ａ～図３Ｃ、図４Ａ～図４Ｃ、及び図６Ａに示される要素１２９、２２９、４２９などの、回転防止要素を含むことができる。当業者は、回転防止要素が、外側ハウジング１１などの変速機１０の別の構成要素に形成された、対応する嵌合特徴部と係合するように構成されている任意のタイプのフランジ、突起、又は他の構造体を含むことができることを理解するであろう。別の態様では、回転防止要素は、変速機１０の別の構成要素に形成された突起構造体を受容するように寸法決めされる容器として形成することができる。

【0038】

動作中に、モータによって発生されたシャフト電圧及び電流は、従来の軸受回転要素を通して外側ハウジングに放散させることができる。これは、軸受表面及び回転要素のトライボロジー特性を劣化させ、また、材料の微細構造を劣化させるアークをもたらす場合があり、それによって、軸受の尚早な故障を生じさせる。こうした問題に対処するために、第１の動圧軸受２４及び第２の動圧軸受２６は、電位によって影響又は左右されない高分子材料又はプラスチック材料などの非導電性材料から形成され得る。一態様では、非導電性材料は、高性能サーモプラスチック、エンジニアリングサーモプラスチック、又は熱硬化性プラスチックを含むことができる。したがって、高分子動圧軸受２４、２６は、そうしなければ軸受を損傷し、軸受の尚早な故障を生じさせ得る静電気又は放電に関する任意の問題を回避するのに効果的である。

【0039】

図２は、動圧軸受の代替の実施形態を示す。図２では、動圧軸受２４Ａ、２４Ｂ、２６Ａ、２６Ｂは、組み合わせ軸受でなく、代わりに、２つの別々の軸受要素、すなわち、半径方向軸受要素２４Ｂ、２６Ｂ及び軸方向軸受要素２４Ａ、２６Ａとして形成される。流体力学的表面と軸受との界面は、他の方法では図１Ａ及び図１Ｂに関して説明したものと同じである。図２に示されるように、別々の軸方向又はスラスト動圧軸受２４Ａ及び別々の半径方向動圧軸受２４Ｂは、一方の回転子シャフトの軸方向端部２２に提供される。同様に、別々の軸方向又はスラスト動圧軸受２６Ａ及び別々の半径方向動圧軸受２６Ｂは、回転子シャフトの反対の軸方向端部２２に提供される。当業者は、一部の配置では、ハイブリッド動圧軸受を回転子シャフト２２の一方の端部で使用することができ、別々の軸方向又はスラスト動圧軸受及び半径方向動圧軸受の対を回転子シャフト２２の他方の端部で使用することができることを理解するであろう。

【0040】

本明細書で開示される動圧軸受は、概して、回転子２０と回転子シャフト２２との界面などの、動圧軸受の支持表面又は対向表面と、隣接した構成要素との間に負荷担持油膜を作成するように構成することができる。回転動作中は、油又は任意の他の潤滑流体が、動圧軸受２４、２６の表面と回転子２０及び回転子シャフト２２の対向表面との間の接触部に送給されて、楔形状のスラスト荷重担持油膜、更には、楔形状の半径方向荷重担持油膜を作成する。

【0041】

動圧軸受２４、２６の様々な支持表面は、変更することができ、様々なプロファイルを含むことができる。図３Ａ～図３Ｄに示されるように、半径方向軸受表面１２５ａを含む１つのタイプの動圧軸受１２４が提供される。動圧軸受１２４はまた、突起１２９などの回転防止要素も含むことができる。

【0042】

図３Ａ～図３Ｄの動圧軸受１２４の半径方向軸受表面１２５ａは、平坦部１３１ａ、平坦部１３１ａの両側の傾斜部１３１ｂ、１３１ｃ、及び傾斜部１３１ｂ、１３１ｃのそれぞれ１つの反対端部に配置された溝部１３１ｄ、１３１ｅの繰り返しパターンを含むプロファイルを有する。一態様では、傾斜部１３１ｂ、１３１ｃは、互いに反対方向に傾斜している。傾斜部１３１ｂ、１３１ｃは、平坦であるが、角度付きプロファイルを有し、一方で、溝部１３１ｄ、１３１ｅは、連続的に湾曲したプロファイルを有する。軸受表面の傾斜部１３１ｂ、１３１ｃは、隣接した平坦部１３１ａに対して０．２５～３度の角度だけ角度付けすることができる。

【0043】

図３Ａ～図３Ｄに示される動圧軸受１２４は、半径方向軸受として形成され、軸方向又はスラスト軸受特徴部を含まない。当業者は、動圧軸受１２４の軸方向端部が、半径方向軸受表面１２５ａに提供されたプロファイルと同様のプロファイルを含み得る軸受表面を含むことができることを理解するであろう。

【0044】

図３Ａ～図３Ｄの動圧軸受１２４は、図２において動圧軸受２４Ｂ、２６Ｂが例示されている場所で、図２に示される変速機１０のアセンブリに実装することができる。当業者は、動圧軸受１２４を、別々に形成された軸方向又はスラスト動圧軸受と併せて使用することができることを理解するであろう。

【0045】

図４Ａ～図４Ｄは、別の動圧軸受２２４を例示する。動圧軸受２２４はまた、突起２２９などの回転防止要素も含むことができる。動圧軸受２２４は、少なくとも１つの半径方向軸受表面２２５ａを含む。図４Ａ及び図４Ｂに示されるように、少なくとも１つの半径方向軸受表面２２５ａは、平坦な支持表面２２５ａ”によって軸方向に分離されている、２つの半径方向軸受表面２２５ａ、２２５ａ’を含む。２５０００ｒｐｍを超える回転速度かつ低減された軸方向負荷を必要とする用途の場合、摩擦損失を最適化するために、半径方向作業表面積が、平坦な支持表面２２５ａ”によって低減され、それによって、より高い回転速度を達成するのを補助する。

【0046】

半径方向軸受表面２２５ａ、２２５ａ’は、平坦部２３１ａの両側に溝部２３１ｂ、２３１ｃを備える平坦部２３１ａを含むプロファイルを有することができる。溝部２３１ｂ、２３１ｃは各々、連続的に湾曲したプロファイル又は表面を有する。このプロファイルは、半径方向軸受表面２２５ａ、２２５ａ’の外周の周囲に繰り返すことができる。

【0047】

図４Ａ～図４Ｄに示される動圧軸受２２４は、半径方向軸受として形成することができ、軸方向又はスラスト軸受特徴部を含まない。当業者は、動圧軸受２２４の軸方向端部が、半径方向軸受表面２２５ａ、２２５ａ’に提供されたプロファイルと同様のプロファイルを含み得る軸受表面を含むことができることを理解するであろう。

【0048】

図４Ａ～図４Ｄの動圧軸受２２４は、図２に示される変速機１０のアセンブリに実装することができ、図２において動圧軸受２４Ｂ、２６Ｂが例示されている場所に実装することができる。当業者は、動圧軸受２２４を、別々に形成された軸方向又はスラスト動圧軸受と併せて使用することができることを理解するであろう。

【0049】

図５Ａ～図５Ｅは、半径方向軸受表面３２５ａと、軸方向又はスラスト軸受表面３２５ｂと、を含む、別の動圧軸受３２４を例示する。この態様では、動圧軸受３２４は、組み合わせ軸受である。図５Ａ～図５Ｅに示されるように、動圧軸受３２４は、回転防止要素又は特徴部を含まない。当業者は、回転防止要素又は特徴部が動圧軸受３２４に含まれ得ることを理解するであろう。図５Ｅは、変速機に実装された動圧軸受３２４のうちの２つを例示する。

【0050】

半径方向軸受表面３２５ａは、平坦部３３１ａの両側に溝部３３１ｂ、３３１ｃを備える平坦部３３１ａを含むプロファイルを有することができる。一態様では、溝部３３１ｂ、３３１ｃは、連続的に湾曲したプロファイル又は表面を有する。このプロファイルは、半径方向軸受表面３２５ａの外周の周囲に繰り返すことができる。軸方向軸受表面３２５ｂは、平坦部３３３ａの反対端部に傾斜部３３３ｂ、３３３ｃを備える平坦部３３３ａを有するプロファイルを含むことができる。それぞれの溝部３３３ｄ、３３３ｅは、傾斜部３３３ｂ、３３３ｃのそれぞれの反対端部に配置される。傾斜部３３３ｂ、３３３ｃは、平坦であるが、角度付きの表面又はプロファイルを有することができる。溝部３３３ｄ、３３３ｅは、連続的に湾曲した表面又はプロファイルを有することができる。軸受表面３２５ｂの傾斜部３３３ｂ、３３３ｃは、隣接した平坦部３３３ａに対して０．２５～３度の角度だけ角度付けすることができる。

【0051】

図６Ａ～図６Ｃは、別の動圧軸受４２４を例示する。一態様では、動圧軸受４２４は、軸方向又はスラスト軸受である。動圧軸受４２４は、突起４２９などの回転防止要素を含む。動圧軸受４２４は、軸受プロファイルを画定する少なくとも１つの軸方向軸受表面４２５を含む。軸受プロファイルは、図６Ｃに示される。軸方向軸受表面４２５は、平坦部４３３ａの反対端部に傾斜部４３３ｂ、４３３ｃを備える平坦部４３３ａを有するプロファイルを含むことができる。それぞれの溝部４３３ｄ、４３３ｅは、傾斜部４３３ｂ、４３３ｃのそれぞれの反対端部に配置される。傾斜部４３３ｂ、４３３ｃは、平坦であるが、角度付きの表面又はプロファイルを有することができる。溝部４３３ｄ、４３３ｅは、連続的に湾曲した表面又はプロファイルを有することができる。軸受表面４２５の傾斜部４３３ｂ、４３３ｃは、隣接した平坦部４３３ａに対して０．２５～３度の角度だけ角度付けすることができる。

【0052】

図３Ａ～図３Ｄ、図４Ａ～図４Ｄ、図５Ａ～図５Ｄ、及び図６Ａ～図６Ｃなどの図のうちの任意の１つに開示される軸受表面特徴は、動圧軸受２４、２６、２４Ａ、２４Ｂ、１２４、２２４、３２４、４２４のうちの任意の１つ以上を実装する又は含むことができる。

【0053】

一態様では、本明細書で開示される動圧軸受は、高速双方向性軸受であり、半径方向のみ、軸方向のみ、又は半径方向及び軸方向を組み合わせた軸受であり得る。本文書で使用されるとき、高速という用語は、１５，０００ｒｐｍ超を意味する。動圧軸受は、動圧軸受によって支持された隣接した構成要素間の回転方向及び速度に基づいて、所望の方向における半径方向又は軸方向の負荷の支持を補助する楔形状の油膜を提供する、という原理の下で動作する。

【0054】

本明細書に開示される実施形態の各々では、動圧軸受は、特定の溝幾何学形状又はプロファイルを有する軸受表面を含む。各動圧軸受の軸受表面は、回転子２０及び／又は回転子シャフト２２に面して配向される。各実施形態では、動圧軸受は、外側ハウジング１１の構成要素の一方に圧入することができ、又は回転防止特徴部を介して外側ハウジング１１の構成要素と共に定位置に係止することができる。

【0055】

本開示は、そうしなければ電流が軸受を流れることを防止する必要がある任意の絶縁コーティング又は他の分流器の選択を必要とすることなく、電流が軸受を流れることによる、高速Ｅモータに使用される軸受の尚早な故障を防止する配置を対象とする。本開示はまた、高価である及び／又は製造が困難である高速ケージ及び回転要素の必要に対する必要性も排除する。本配置は、そうしなければ高速時に回転要素軸受が適切に機能するために必要とされる高精度な内側及び外側軌道に対する必要性を排除する。本構成はまた、騒音、振動、及びハーシュネス（ＮＶＨ）レベルを改善するのを補助する。本開示は、高分子化合物又はプラスチックなどの非導電性材料から形成される動圧軸受を使用することで、望ましくない、かつ損傷を与える電流が軸受要素を流れないことを確実にする。

【0056】

このように本実施形態を詳細に説明してきたが、多くの物理的な変更は、そのうちのいくつかのみが本開示の詳細な説明に例示されているが、実施形態内に具現化されている本発明の概念及び原理を変更することなく行うことができることが理解され、かつ当業者には明らかであろう。

【0057】

また、好ましい実施形態の一部のみを組み込んだ多数の実施形態が可能であり、これらの部分に関しては、実施形態内で具現化された本発明の概念及び原理を変更しないことを理解されたい。

【0058】

したがって、本実施形態及び任意選択的な構成は、全ての点において例示的及び／又は説明的なものであり、制限的なものではないとみなされ、本開示の範囲は、前述の明細書ではなく、添付の特許請求の範囲によって示されるものであり、したがって、当該特許請求の範囲の目的及びその等価物の範囲内に入る全ての代替の実施形態及び本実施形態への変更は、当該特許請求の範囲に包含されるものとする。

【符号の説明】

【0059】

１０ 変速機
１１ 外側ハウジング
１２ 中央ハウジング
１４ 第１のエンドキャップ
１６ 第２のエンドキャップ
１８ 固定子
２０ 回転子
２０ａ 回転子の軸端面
２０ｂ 回転子の軸端面
２２ 回転子シャフト
２２ａ 回転子シャフトの第１の端部
２２ｂ 回転子シャフトの第２の端部
２２ｃ 回転子シャフトの半径方向表面
２４ 第１の動圧軸受
２４Ａ 軸方向軸受要素
２４Ｂ 半径方向軸受要素
２５ａ 第１の動圧軸受の外側半径方向表面
２５ｂ 第１の動圧軸受の内側半径方向表面
２５ｃ 第１の動圧軸受の外側軸方向表面
２５ｄ 第１の動圧軸受の内側軸方向表面
２６ 第２の動圧軸受
２６Ａ 軸方向軸受要素
２６Ｂ 半径方向軸受要素
２７ａ 第２の動圧軸受の外側半径方向表面
２７ｂ 第２の動圧軸受の内側半径方向表面
２７ｃ 第２の動圧軸受の外側軸方向表面
２７ｄ 第２の動圧軸受の内側軸方向表面
２８ 差動装置
３０ 第１の出力シャフト
３０ａ 第１の出力シャフトの第１の端部
３０ｂ 第１の出力シャフトの第２の端部
３２ 第２の出力シャフト
３４ キャリア
３６ 軸受
３８ 軸受
４０ 軸受
４２ 軸受
４４ カウンタシャフト
４６ 軸受
４８ 軸受
５０ 第１のギヤ
５２ 第２のギヤ
５４ 第３のギヤ
５６ 第４のギヤ
６０ 中央ハウジングの半径方向支持表面
６２ 第１のエンドキャップの半径方向支持表面
１２４、２２４、３２４、４２４ 動圧軸受
１２５ａ、２２５ａ、２２５ａ’、３２５ａ 半径方向軸受表面
２２５ａ” 平坦な支持表面
１２９、２２９、４２９ 回転防止要素
１３１ａ、２３１ａ、３３１ａ、３３３ａ、４３３ａ 平坦部
１３１ｂ、１３１ｃ、３３３ｂ、３３３ｃ、４３３ｂ、４３３ｃ 傾斜部
１３１ｄ、１３１ｅ、２３１ｂ、２３１ｃ、３３１ｂ、３３１ｃ、３３３ｄ、３３３ｅ、４３３ｄ、４３３ｅ 溝部
３２５ｂ、４２５ 軸方向軸受表面

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図5E】

【図6A】

【図6B】

【図6C】