インホイールモータにより駆動される電動車両
【課題】インホイールモータを大型にすることなく、前進側及び後進側の駆動トルクが適切に設定された電動車両を提供すること。
【解決手段】電動車両は、第１モータ１１と、第２モータ１２と、第１キャリア２３及びワンウェイクラッチ装置を含む変速機構１３と、減速機構４０とを含む、電動車両駆動装置によって駆動される。前輪側の電動車両駆動装置におけるワンウェイクラッチ装置が規制できる第１キャリア２３の回転方向と、後輪側の電動車両駆動装置におけるワンウェイクラッチ装置が規制できる第１キャリア２３の回転方向とは、逆方向である。
【解決手段】電動車両は、第１モータ１１と、第２モータ１２と、第１キャリア２３及びワンウェイクラッチ装置を含む変速機構１３と、減速機構４０とを含む、電動車両駆動装置によって駆動される。前輪側の電動車両駆動装置におけるワンウェイクラッチ装置が規制できる第１キャリア２３の回転方向と、後輪側の電動車両駆動装置におけるワンウェイクラッチ装置が規制できる第１キャリア２３の回転方向とは、逆方向である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インホイールモータにより駆動される電動車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動車両を駆動する電動車両駆動装置のうち、特にホイールを直接駆動するものをインホイールモータという。ここでいうインホイールモータとは、電動車両が備えるホイールの近傍に設けられる駆動装置である。なお、インホイールモータは、必ずしもホイールの内部に収納されていなくてもよい。インホイールモータは、ホイールの内部又はホイール近傍に配置される必要がある。しかしながら、ホイールの内部やホイール近傍は、比較的狭い空間である。よって、インホイールモータは、小型化が要求される。
【０００３】
電動車両を駆動するために十分な回転力を確保するための技術として、例えば、特許文献１には、インホイールモータではないが、遊星歯車機構を含む減速機構と、２つのモータとを備える技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−０８１９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されている技術は、動力循環経路を有する。特許文献１に記載されている技術は、動力循環経路内で回転力をまず電力に変換し、その電力を再度回転力に変換している。したがって、特許文献１に記載されている技術は、動力循環経路に発電機及びモータを含む必要がある。しかしながら、上述のように、インホイールモータは、電動車両駆動装置の小型化が要求されており、発電機及びモータを設置するためのスペースをホイール近傍に確保することが困難である。また、特許文献１に記載されている技術は、動力を電力に変換し、さらに電力を動力に変換する。よって、特許文献１に記載されている技術は、エネルギーの変換時にエネルギーの損失が生じる。一方、本発明者らは、エネルギーの損失を低減できるインホイールモータを発明した。
【０００６】
このインホイールモータは、２つのモータと、ワンウェイクラッチ装置を含む２段変速機とを内蔵し、減速比の大きい第１変速状態（ローギアモード）と、減速比の小さい第２変速状態（ハイギアモード）をとることができる。第１変速状態は、ワンウェイクラッチ装置が係合している場合にとることができ、第２変速状態は、ワンウェイクラッチ装置が非係合状態の場合にとることができる。ワンウェイクラッチ装置の係合状態と非係合状態とは、ワンウェイクラッチ装置が規制するキャリアの回転方向によって切り替えられる。
【０００７】
キャリアの回転方向は、車両が加速する場合、２つのモータの回転力の方向と、インホイールモータが駆動することにより路面から生じる反力によって決まる。第１変速状態にすることができるのは、２つのモータにおける回転力の方向が、ワンウェイクラッチ装置が係合状態となるキャリアの回転を生じさせる方向である場合に限る。２つのモータにおける回転力の方向が、これとは反対の方向である場合には、インホイールモータは常に第２変速状態をとる。すなわち、車両が加速する場合に、このインホイールモータの出力軸は、変速可能な回転方向が決まっている。
【０００８】
一般に、車両において大きな駆動力を必要とするのは前進側の回転方向なので、インホイールモータが第１変速状態で駆動可能な回転方向を前進側にすることが好ましい。ここで、インホイールモータを４輪に配置する場合を考える。第１変速状態の減速比と第２変速状態の減速比の比（段間差）をＲとし、すべてのインホイールモータを４輪に配置する場合を考える。
【０００９】
第１変速状態のトルクがＲｘＮｍであり、第２変速状態のトルクがｘＮｍであるインホイールモータを、前輪及び後輪の前進側で第１変速状態がとれるように配置すると、最大駆動トルクは前進側で４ＲｘＮｍ、後退側で４ｘＮｍである。このように、前進側と後退側の最大駆動トルクの比はＲとなっている。
【００１０】
また、別の例として、前輪に第１変速状態のトルクがＲｘＮｍであり、第２変速状態のトルクがｘＮｍであるインホイールモータを前進側で第１変速状態がとれるように配置し、後輪に第１変速状態のトルクがＲｙＮｍであり、第２変速状態のトルクがｙＮｍであるインホイールモータを前進側で第１変速状態がとれるように配置した場合、最大駆動トルクは、前進側でＲ（２ｘ＋２ｙ）Ｎｍであり、後退側で（２ｘ＋２ｙ）Ｎｍである。この場合も、前進側と後退側の最大駆動トルクの比はＲとなっている。
【００１１】
すなわち、前進側と後退側の最大駆動トルクの比は、Ｒであって、段間差に等しく、これは、前輪と後輪とに同じ特性のインホイールモータを配置する場合であっても、異なる特性のインホイールモータを配置する場合であっても成り立つ。つまり、４輪すべてにおいて、第１変速状態が可能な方向を同じにした場合、前進側の最大駆動トルクと後退側の最大駆動トルクの比は、段間差Ｒ以外に設定することができない。
【００１２】
一方、車両は一般的に、前進側一速（無段変速機においては最大減速比）と後退側の減速比は、近い値になっている。したがって、前進側又は後退側どちらかの駆動力を満たすようにすると、もう一方の駆動力が過大又は過小になるおそれがある。また、前進側及び後退側両方の駆動力（駆動トルク）を満たすようにすると、大型のインホイールモータが必要となる。
【００１３】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、インホイールモータを大型にすることなく、前進側及び後進側の駆動トルクが適切に設定された電動車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、前輪及び後輪が、それぞれ第１モータと、第２モータと、前記第１モータと連結される第１サンギアと、前記第１サンギアと噛み合う第１ピニオンギアと、前記第１ピニオンギアが自転できるように、かつ、前記第１ピニオンギアが前記第１サンギアを中心に公転できるように前記第１ピニオンギアを保持する第１キャリアと、前記第１キャリアの回転を規制できるワンウェイクラッチ装置と、前記第１ピニオンギアと噛み合い、かつ、前記第２モータと連結される第１リングギアと、前記第１モータと連結される第２サンギアと、前記第２サンギアと噛み合う第２ピニオンギアと、前記第２ピニオンギアと噛み合う第３ピニオンギアと、前記第２ピニオンギア及び前記第３ピニオンギアがそれぞれ自転できるように、かつ、前記第２ピニオンギア及び前記第３ピニオンギアが前記第２サンギアを中心に公転できるように前記第２ピニオンギア及び前記第３ピニオンギアを保持するとともに、前記第１リングギアと連結される第２キャリアと、前記第３ピニオンギアと噛み合う第２リングギアと、を含み、前記第１モータと前記第２モータとは、回転力の大きさが等しく、かつ回転力の向きが反対になる第１変速状態と、回転力の大きさ及び回転力の向きが等しくなる第２変速状態とを切り替えて運転でき、前記ワンウェイクラッチ装置が、前記第１変速状態で係合し、前記第２変速状態で非係合となるインホイールモータにより駆動され、前記前輪を駆動する前記インホイールモータにおける前記ワンウェイクラッチ装置が規制できる前記第１キャリアの回転方向と、前記前輪と同じ側にある後輪を駆動する前記インホイールモータにおける前記ワンウェイクラッチ装置が規制できる前記第１キャリアの回転方向とが、逆方向であることを特徴とする電動車両である。
【００１５】
上記構成により、この電動車両の前輪及び後輪をそれぞれ駆動するインホイールモータは、第１変速状態及び第２変速状態の２つの変速状態を実現できる。第１変速状態では、第１モータ及び第２モータが作動し、かつワンウェイクラッチ装置は係合状態である。第１変速状態で、このインホイールモータは、第２キャリアから第１リングギアに回転力の一部が戻り、さらに第１リングギアに伝わった回転力が第１サンギアを介して第２サンギアに伝わる。すなわち、このインホイールモータは、回転力が循環する。このような構造により、このインホイールモータは、より大きな変速比を実現できる。すなわち、このインホイールモータは、第１変速状態の時に、第１モータが出力する回転力よりも大きな回転力をホイールに伝達できる。
【００１６】
第２変速状態では、第１モータ及び第２モータは作動し、かつワンウェイクラッチ装置は非係合状態である。このインホイールモータは、第２変速状態の際、第２モータの角速度が変化することで、変速比を連続的に変更できる。このようにすることで、このインホイールモータは、第１モータの角速度と、出力軸となる第２リングギアの角速度との差を低減できるので、摩擦損失を低減でき、結果としてエネルギーの損失を低減できる。
【００１７】
また、この電動車両を駆動するインホイールモータは、第１変速状態において、第１モータ及び第２モータの両方が作動するので、第１モータ及び第２モータの両方を有効に利用できる。また、このインホイールモータは、第１変速状態においては、第１モータ及び第２モータの両方から動力を得ることができるので、必要な動力を得るにあたり、モータ１個あたりの出力を小さくすることができる。このため、無闇に出力が大きいモータを用いる必要はなく、また、モータ効率がよい領域で第１モータ及び第２モータを作動させやすくなる。その結果、このインホイールモータはエネルギーの損失を低減できる。したがって、このインホイールモータにより前輪及び後輪が駆動される電動車両は、エネルギーの損失を低減できる。
【００１８】
また、この電動車両は、前記前輪を駆動する前記インホイールモータにおける前記ワンウェイクラッチ装置が規制できる前記第１キャリアの回転方向と、前記前輪と同じ側にある後輪を駆動する前記インホイールモータにおける前記ワンウェイクラッチ装置が規制できる前記第１キャリアの回転方向とが、逆方向である。これにより、電動車両が前進する場合の最大駆動トルクと後進する場合の最大駆動トルクの比を、段間差以外に設定することができる。その結果、インホイールモータを大型にすることなく、前進側及び後進側の駆動トルクを適切に設定することができる。
【００１９】
また、本発明において、前進加速する場合の、前記後輪を駆動する前記インホイールモータにおける前記第１キャリアの回転方向を、前記後輪を駆動する前記インホイールモータにおける前記ワンウェイクラッチ装置が規制できることが好ましい。これにより、前進発進時の駆動力が車輪に伝わりやすくなり、電動車両が減速時に効率よく回生することができる。
【００２０】
本発明において、前記第２リングギアと連結される第３サンギアと、前記第３サンギアと噛み合う第４ピニオンギアと、前記第４ピニオンギアが自転できるように、かつ、前記第４ピニオンギアが前記第３サンギアを中心に公転できるように前記第４ピニオンギアを保持するとともに、電動車両の車輪と連結される第３キャリアと、前記第４ピニオンギアと噛み合い、かつ、静止系に固定される第３リングギアと、含む減速機構を有することが好ましい。このようにすれば、減速機構により第１モータ及び第２モータの回転力を増幅することができるので、第１モータ及び第２モータに要求される回転力を低減できる。その結果、第１モータ及び第２モータの小型化及び軽量化をすることができるので、このインホイールモータを小型化及び軽量化することができ、電動車両を小型化及び軽量化することができる。
【００２１】
本発明は、前輪及び後輪がそれぞれ、第１モータと、第２モータと、前記第１モータと連結される第１サンギアと、前記第１サンギアと噛み合う第１ピニオンギアと、前記第１ピニオンギアが自転できるように、かつ、前記第１ピニオンギアが前記第１サンギアを中心に公転できるように前記第１ピニオンギアを保持する第１キャリアと、前記第１ピニオンギアと噛み合う第１リングギアと、前記第１モータと連結される第２サンギアと、前記第２サンギアと噛み合う第２ピニオンギアと、前記第２ピニオンギアと噛み合う第３ピニオンギアと、前記第２ピニオンギア及び前記第３ピニオンギアがそれぞれ自転できるように、かつ、前記第２ピニオンギア及び前記第３ピニオンギアが前記第２サンギアを中心に公転できるように前記第２ピニオンギア及び前記第３ピニオンギアを保持する第２キャリアと、前記第２キャリアの回転を規制できるワンウェイクラッチ装置と、前記第３ピニオンギアと噛み合い、かつ、前記第１キャリアと連結され、かつ、前記第２モータと連結される第２リングギアと、を含み、前記第１モータと前記第２モータとは、回転力の大きさが等しく、かつ回転力の向きが反対になる第１変速状態と、回転力の大きさ及び回転力の向きが等しくなる第２変速状態とを切り替えて運転でき、前記ワンウェイクラッチ装置が、前記第１変速状態で係合し、前記第２変速状態で非係合となるインホイールモータにより駆動され、前記前輪を駆動する前記インホイールモータにおける前記ワンウェイクラッチ装置が規制できる前記第２キャリアの回転方向と、前記前輪と同じ側にある後輪を駆動する前記インホイールモータにおける前記ワンウェイクラッチ装置が規制できる前記第２キャリアの回転方向とが、逆方向であることを特徴とする電動車両である。
【００２２】
上記構成により、この電動車両の前輪及び後輪をそれぞれ駆動するインホイールモータは、第１変速状態及び第２変速状態の２つの変速状態を実現できる。第１変速状態では、第１モータ及び第２モータが作動し、かつワンウェイクラッチ装置は係合状態である。第１変速状態で、このインホイールモータは、第１キャリアから第２リングギアに回転力の一部が戻り、さらに第２リングギアに伝わった回転力が第２サンギアを介して第１サンギアに伝わる。すなわち、このインホイールモータは、回転力が循環する。このような構造により、このインホイールモータは、より大きな変速比を実現できる。すなわち、このインホイールモータは、第１変速状態の時に、第１モータが出力する回転力よりも大きな回転力をホイールに伝達できる。
【００２３】
第２変速状態では、第１モータ及び第２モータは作動し、かつワンウェイクラッチ装置は非係合状態である。このインホイールモータは、第２変速状態の際、第２モータの角速度が変化することで、変速比を連続的に変更できる。このようにすることで、このインホイールモータは、第１モータの角速度と、出力軸となる第２リングギアの角速度との差を低減できるので、摩擦損失を低減でき、結果としてエネルギーの損失を低減できる。
【００２４】
また、この電動車両を駆動するインホイールモータは、第１変速状態において、第１モータ及び第２モータの両方が作動するので、第１モータ及び第２モータの両方を有効に利用できる。また、このインホイールモータは、第１変速状態においては、第１モータ及び第２モータの両方から動力を得ることができるので、必要な動力を得るにあたり、モータ１個あたりの出力を小さくすることができる。このため、無闇に出力が大きいモータを用いる必要はなく、また、モータ効率がよい領域で第１モータ及び第２モータを作動させやすくなる。その結果、このインホイールモータはエネルギーの損失を低減できる。したがって、このインホイールモータにより駆動される電動車両は、エネルギーの損失を低減できる。
【００２５】
また、この電動車両は、前記前輪を駆動する前記インホイールモータにおける前記ワンウェイクラッチ装置が規制できる前記第２キャリアの回転方向と、前記前輪と同じ側にある後輪を駆動する前記インホイールモータにおける前記ワンウェイクラッチ装置が規制できる前記第２キャリアの回転方向とが、逆方向である。これにより、電動車両が前進する場合の最大駆動トルクと後進する場合の最大駆動トルクの比を、段間差以外に設定することができる。その結果、インホイールモータを大型にすることなく、前進側及び後進側の駆動トルクを適切に設定することができる。
【００２６】
また、本発明において、前進加速する場合の、前記後輪を駆動する前記インホイールモータにおける前記第２キャリアの回転方向を、前記後輪を駆動する前記インホイールモータにおける前記ワンウェイクラッチ装置が規制できることが好ましい。これにより、前進発進時の駆動力が車輪に伝わりやすくなり、電動車両が減速時に効率よく回生することができる。
【００２７】
本発明において、前記前輪を駆動する前記インホイールモータは、前輪と後輪とで異なる駆動トルクのインホイールモータを用いる場合、前記後輪を駆動する前記インホイールモータよりも駆動トルクが小さいことが好ましい。これにより、前輪に小さな駆動トルクを有するインホイールモータを配置することによって、前輪にリンク機構を配置することが容易となる。
【００２８】
本発明において、前記第１リングギアと連結される第３サンギアと、前記第３サンギアと噛み合う第４ピニオンギアと、前記第４ピニオンギアが自転できるように、かつ、前記第４ピニオンギアが前記第３サンギアを中心に公転できるように前記第４ピニオンギアを保持するとともに、電動車両の車輪と連結される第３キャリアと、前記第４ピニオンギアと噛み合い、かつ、静止系に固定される第３リングギアと、を含むことが好ましい。このようにすれば、第３サンギアと、第４ピニオンギアと、第３キャリアと、第３リングギアと、を含む減速機構により第１モータ及び第２モータの回転力を増幅することができるので、第１モータ及び第２モータに要求される回転力を低減できる。その結果、第１モータ及び第２モータの小型化及び軽量化をすることができるので、このインホイールモータを小型化及び軽量化することができ、電動車両を小型化及び軽量化することができる。
【００２９】
本発明において、前記第２サンギア、前記第２ピニオンギア、前記第３ピニオンギア、前記第２キャリア及び前記第２リングギアを有するダブルピニオン遊星歯車の減速比をα、前記第１サンギア、前記第１ピニオンギア、前記第１キャリア及び前記第１リングギアを有するシングルピニオン遊星歯車装置の減速比をβとしたとき、１．９０≦α≦２．１０かつ２．８０≦β≦３．２０であることが好ましい。このようにすれば、第１変速状態と第２変速状態の段間比２を実現できるので、必要な動力性能が確保された電動車両を提供できる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明は、インホイールモータを大型にすることなく、前進側及び後進側の駆動トルクが適切に設定された電動車両を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、本実施形態に係る電動車両の模式図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る電動車両駆動装置の構成を示す図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る電動車両駆動装置が第１変速状態にある場合に、回転力が伝わる経路を示す説明図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る電動車両駆動装置が第２変速状態にある場合に、回転力が伝わる経路を示す説明図である。
【図５−１】図５−１は、本実施形態に係るワンウェイクラッチ装置を示す説明図である。
【図５−２】図５−２は、本実施形態に係るワンウェイクラッチ装置を示す説明図である。
【図６】図６は、本実施形態のワンウェイクラッチ装置のカムを拡大して示す説明図である。
【図７】図７は、本実施形態に係る電動車両駆動装置の内部構造を示す図である。
【図８】図８は、車両を走行させるモータに要求される回転力（トルク）と角速度（回転速度）との関係を示す図である。
【図９】図９は、本実施形態に係る電動車両駆動装置の変形例の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【００３３】
図１は、本実施形態に係る電動車両の模式図である。電動車両１００は、４輪駆動の車両であり、４輪それぞれのホイールに、インホイールモータである電動車両駆動装置が取り付けられている。電動車両１００の前進方向に近い側の車輪を前輪といい、遠い側の車輪を後輪という。電動車両１００の前進方向とは、電動車両１００の運転席から操舵輪に向かう方向である。電動車両が６輪である場合は、電動車両の重心を境として、前進方向に近い側の車輪を前輪といい、遠い側の車輪を後輪という。また、電動車両１００の前進方向に向かって右側を右といい、左側を左という。
【００３４】
前輪のホイールＨｗＦＲ、ＨｗＦＬにはそれぞれ電動車両駆動装置１０ＦＲ、１０ＦＬが、後輪のホイールＨｗＲＲ、ＨｗＲＬにはそれぞれ電動車両駆動装置１０ＲＲ、１０ＲＬが取り付けられている。電動車両駆動装置１０ＦＲと電動車両駆動装置１０ＲＲとは、電動車両１００の前進方向に向かって同じ右側に配置されている。また電動車両駆動装置１０ＦＬと電動車両駆動装置１０ＲＬとは、電動車両１００の前進方向に向かって同じ左側に配置されている。電動車両駆動装置１０ＦＲと電動車両駆動装置１０ＦＬとは、また電動車両駆動装置１０ＲＲと電動車両駆動装置１０ＲＬとは、左右が反転した構成である。また、電動車両駆動装置１０ＦＲと電動車両駆動装置１０ＲＲとは、また電動車両駆動装置１０ＦＬと電動車両駆動装置１０ＲＬとは、後で説明する、加速の場合において第１変速状態が可能である出力軸の回転方向が、逆であることを除いては構成が同じである。しかし、電動車両駆動装置１０ＦＲと電動車両駆動装置１０ＲＲとは、また電動車両駆動装置１０ＦＬと電動車両駆動装置１０ＲＬとは、加速の場合において第１変速状態が可能である出力軸の回転方向が逆の関係であれば、その他の構成が異なっていてもよい。
【００３５】
本実施形態に係る電動車両１００を説明するにあたり、まず電動車両駆動装置１０ＦＲについて説明する。電動車両駆動装置１０ＦＬについては、電動車両駆動装置１０ＦＲを左右反転させた構成であるので、説明を省略する。図２は、本実施形態に係る電動車両駆動装置の構成を示す図である。インホイールモータである電動車両駆動装置１０ＦＲは、ケーシングＧと、第１モータ１１と、第２モータ１２と、変速機構１３と、減速機構４０と、ホイール軸受５０とを含む。ケーシングＧは、第１モータ１１と、第２モータ１２と、変速機構１３と、減速機構４０とを収納する。
【００３６】
第１モータ１１は、第１回転力ＴＡを出力できる。第２モータ１２は、第２回転力ＴＢを出力できる。変速機構１３は、第１モータ１１と連結される。このような構造により、変速機構１３は、第１モータ１１が作動すると、第１モータ１１から第１回転力ＴＡが伝えられる（入力される）。また、変速機構１３は、第２モータ１２と連結される。このような構造により、変速機構１３は、第２モータ１２が作動すると、第２回転力ＴＢが伝えられる（入力される）。ここでいうモータの作動とは、第１モータ１１（第２モータ１２）に電力が供給されて第１モータ１１（第２モータ１２）の入出力軸が回転することをいう。
【００３７】
変速機構１３は、減速比（変速機構１３への入力回転速度ωｉと出力回転速度ωｏとの比ωｉ／ωｏ）を変更できる。変速機構１３は、第１遊星歯車機構２０と、第２遊星歯車機構３０と、ワンウェイクラッチ装置６０とを含む。第１遊星歯車機構２０は、シングルピニオン式の遊星歯車機構である。第１遊星歯車機構２０は、第１サンギア２１と、第１ピニオンギア２２と、第１キャリア２３と、第１リングギア２４とを含む。第２遊星歯車機構３０は、ダブルピニオン式の遊星歯車機構である。第２遊星歯車機構３０は、第２サンギア３１と、第２ピニオンギア３２ａと、第３ピニオンギア３２ｂと、第２キャリア３３と、第２リングギア３４とを含む。
【００３８】
第１サンギア２１は、回転軸Ｒａを中心に回転（自転）できるようにケーシングＧ内に支持される。第１サンギア２１は、第１モータ１１と連結される。このような構造により、第１サンギア２１は、第１モータ１１が作動すると、第１回転力ＴＡが伝えられる。そして、第１サンギア２１は、第１モータ１１が作動すると、回転軸Ｒａを中心に回転する。第１ピニオンギア２２は、第１サンギア２１と噛み合う。第１キャリア２３は、第１ピニオンギア２２が第１ピニオン回転軸Ｒｐ１を中心に回転（自転）できるように第１ピニオンギア２２を保持する。第１ピニオン回転軸Ｒｐ１は、例えば、回転軸Ｒａと平行である。
【００３９】
第１キャリア２３は、回転軸Ｒａを中心に回転（自転）できるようにケーシングＧ内に支持される。このような構造により、第１キャリア２３は、第１ピニオンギア２２が第１サンギア２１を中心に、すなわち回転軸Ｒａを中心に公転できるように第１ピニオンギア２２を保持する。第１リングギア２４は、回転軸Ｒａを中心に回転（自転）できる。第１リングギア２４は、第１ピニオンギア２２と噛み合う。また、第１リングギア２４は、第２モータ１２と連結される。このような構造により、第１リングギア２４は、第２モータ１２が作動すると第２回転力ＴＢが伝えられる。そして、第１リングギア２４は、第２モータ１２が作動すると、回転軸Ｒａを中心に回転（自転）する。
【００４０】
ワンウェイクラッチ装置６０は、ケーシングＧと第１キャリア２３との間に配置される。ワンウェイクラッチ装置６０は、第１キャリア２３の回転を規制できる。具体的には、ワンウェイクラッチ装置６０は、回転軸Ｒａを中心とした第１キャリア２３の回転を規制（制動）する場合と、前記回転を許容する場合とを切り替えできる。以下、ワンウェイクラッチ装置６０は、前記回転を規制（制動）する状態を係合状態といい、前記回転を許容する状態を非係合状態という。ワンウェイクラッチ装置６０の詳細については後述する。
【００４１】
このように、第１キャリア２３は、ワンウェイクラッチ装置６０によってケーシングＧと係合と分離とが可能となっている。すなわち、ワンウェイクラッチ装置６０は、ケーシングＧに対して第１キャリア２３を回転自在としたり、ケーシングＧに対して第１キャリア２３を回転不能にしたりすることができる。
【００４２】
第２サンギア３１は、回転軸Ｒａを中心に回転（自転）できるようにケーシングＧ内に支持される。第２サンギア３１は、第１サンギア２１を介して第１モータ１１と連結される。具体的には、第１サンギア２１と第２サンギア３１とは、それぞれが同軸（回転軸Ｒａ）で回転できるようにサンギアシャフト１４に一体で形成される。そして、サンギアシャフト１４は、第１モータ１１と連結される。このような構造により、第２サンギア３１は、第１モータ１１が作動すると、回転軸Ｒａを中心に回転する。
【００４３】
第２ピニオンギア３２ａは、第２サンギア３１と噛み合う。第３ピニオンギア３２ｂは、第２ピニオンギア３２ａと噛み合う。第２キャリア３３は、第２ピニオンギア３２ａが第２ピニオン回転軸Ｒｐ２を中心に回転（自転）できるように第２ピニオンギア３２ａを保持する。また、第２キャリア３３は、第３ピニオンギア３２ｂが第３ピニオン回転軸Ｒｐ３を中心に回転（自転）できるように第３ピニオンギア３２ｂを保持する。第２ピニオン回転軸Ｒｐ２及び第３ピニオン回転軸Ｒｐ３は、例えば、回転軸Ｒａと平行である。
【００４４】
第２キャリア３３は、回転軸Ｒａを中心に回転（自転）できるようにケーシングＧ内に支持される。このような構造により、第２キャリア３３は、第２ピニオンギア３２ａ及び第３ピニオンギア３２ｂが第２サンギア３１を中心に、すなわち回転軸Ｒａを中心に公転できるように第２ピニオンギア３２ａ及び第３ピニオンギア３２ｂを保持することになる。また、第２キャリア３３は、第１リングギア２４と連結される。このような構造により、第２キャリア３３は、第１リングギア２４が回転（自転）すると、回転軸Ｒａを中心に回転（自転）する。第２リングギア３４は、回転軸Ｒａを中心に回転（自転）できる。第２リングギア３４は、第３ピニオンギア３２ｂと噛み合う。また、第２リングギア３４は、変速機構１３の入出力軸（変速機構入出力軸）１５と連結される。このような構造により、第２リングギア３４が回転（自転）すると、変速機構入出力軸１５は回転する。
【００４５】
減速機構４０は、変速機構１３と電動車両１００の車輪ＨＦＲとの間に配置される。そして、減速機構４０は、変速機構入出力軸１５の回転速度を減速して、入出力軸（減速機構入出力軸）１６へ出力する。減速機構入出力軸１６は、電動車両１００の車輪ＨＦＲに連結されており、減速機構４０と車輪ＨＦＲとの間で動力を伝達する。このような構造により、第１モータ１１と第２モータ１２との少なくとも一方が発生した動力は、変速機構１３と減速機構４０とを介して車輪ＨＦＲへ伝達されてこれを駆動する。また、車輪ＨＦＲからの入力は、減速機構４０と変速機構１３とを介して第１モータ１１と第２モータ１２との少なくとも一方に伝達される。この場合、第１モータ１１と第２モータ１２との少なくとも一方は、車輪ＨＦＲに駆動されて電力を発生することができる（回生）。
【００４６】
減速機構４０は、第３サンギア４１と、第４ピニオンギア４２と、第３キャリア４３と、第３リングギア４４とを含む。第３サンギア４１は、変速機構入出力軸１５が取り付けられている。このような構造により、第３サンギア４１と変速機構１３の第２リングギア３４とが変速機構入出力軸１５を介して連結される。第４ピニオンギア４２は、第３サンギア４１と噛み合っている。第３キャリア４３は、第４ピニオンギア４２が第４ピニオン回転軸Ｒｐ４を中心として自転できるように、かつ、第４ピニオンギア４２が第３サンギア４１を中心に公転できるように第４ピニオンギア４２を保持する。第３リングギア４４は、第４ピニオンギア４２と噛み合い、かつ、静止系（本実施形態ではケーシングＧ）に固定される。第３キャリア４３は、減速機構入出力軸１６を介して車輪ＨＦＲに連結されている。また、第３キャリア４３は、ホイール軸受５０によって回転可能に支持される。
【００４７】
電動車両駆動装置１０ＦＲは、変速機構１３と車輪ＨＦＲとの間に減速機構４０を介在させて、変速機構１３の変速機構入出力軸１５の回転速度を減速して車輪ＨＦＲを駆動する。このため、第１モータ１１及び第２モータ１２は、最大回転力が小さいものでも電動車両１００に必要な駆動力を得ることができる。その結果、第１モータ１１及び第２モータ１２の駆動電流が小さくて済むとともに、これらを小型化及び軽量化することができる。そして、電動車両駆動装置１０ＦＲの製造コスト低減及び軽量化を実現できる。
【００４８】
制御装置１は、電動車両駆動装置１０ＦＲの動作を制御する。より具体的には、制御装置１は、第１モータ１１及び第２モータ１２の回転速度、回転方向及び出力を制御する。制御装置１は、例えば、マイクロコンピュータである。次に、電動車両駆動装置１０ＦＲにおける回転力の伝達経路について説明する。
【００４９】
図３は、本実施形態に係る電動車両駆動装置が第１変速状態にある場合に、回転力が伝わる経路を示す説明図である。電動車両駆動装置１０ＦＲは、第１変速状態と第２変速状態との２つの変速状態を実現できる。まずは、第１変速状態を電動車両駆動装置１０ＦＲが実現する場合を説明する。
【００５０】
第１変速状態は、いわゆるローギア状態の状態であり、減速比を大きくとることができる。すなわち、変速機構入出力軸１５のトルクを大きくすることができる。第１変速状態は、主に、電動車両１００が走行時に大きな駆動力を必要とする場合、例えば、発進するとき又は登坂時（坂道を登る時）等に用いられる。第１変速状態では、第１モータ１１と第２モータ１２とはともに動作するが、発生するトルクの大きさが等しく、かつトルクの向きが反対になる。第１モータ１１の動力は、第１サンギア２１に入力され、第２モータ１２の動力は、第１リングギア２４に入力される。第１変速状態において、ワンウェイクラッチ装置６０は係合状態である。すなわち、第１変速状態において、第１キャリア２３は、ケーシングＧに対して回転できない状態となる。
【００５１】
第１変速状態の時に、第１モータ１１が出力する回転力を第１回転力Ｔ１とし、第２モータ１２が出力する回転力を第２回転力Ｔ５とする。図１に示す第１回転力Ｔ１、循環回転力Ｔ３、合成回転力Ｔ２、第１分配回転力Ｔ６及び第２分配回転力Ｔ４の各回転力は、各部位に作用するトルクを示し、単位はＮｍである。
【００５２】
第１モータ１１から出力された第１回転力Ｔ１は、第１サンギア２１に入力される。そして、第１回転力Ｔ１は、第１サンギア２１で循環回転力Ｔ３と合流して、合成回転力Ｔ２となる。合成回転力Ｔ２は、第１サンギア２１から出力される。循環回転力Ｔ３は、第１リングギア２４から第１サンギア２１に伝えられた回転力である。循環回転力Ｔ３の詳細については後述する。
【００５３】
第１サンギア２１と第２サンギア３１とは、サンギアシャフト１４で連結されている。このため、第１変速状態において、第１回転力Ｔ１と循環回転力Ｔ３とが合成され、第１サンギア２１から出力された合成回転力Ｔ２は、サンギアシャフト１４を介して第２サンギア３１に伝えられる。合成回転力Ｔ２は、第２遊星歯車機構３０によって増幅される。また、合成回転力Ｔ２は、第２遊星歯車機構３０によって第１分配回転力Ｔ６と第２分配回転力Ｔ４とに分配される。第１分配回転力Ｔ６は、合成回転力Ｔ２が第２リングギア３４に分配されて増幅された回転力であり、変速機構入出力軸１５から出力される。第２分配回転力Ｔ４は、合成回転力Ｔ２が第２キャリア３３に分配されて増幅された回転力である。
【００５４】
第１分配回転力Ｔ６は、変速機構入出力軸１５から減速機構４０に出力される。そして、第１分配回転力Ｔ６は、減速機構４０で増幅されて、図１に示す減速機構入出力軸１６を介して車輪ＨＦＲに出力されて、これを駆動する。その結果、電動車両１００は走行する。
【００５５】
第２キャリア３３と第１リングギア２４とが一体で回転しているため、第２キャリア３３に分配された第２分配回転力Ｔ４は、第１リングギア２４の循環回転力となる。そして、第２分配回転力Ｔ４は、第１リングギア２４で、第２モータ１２の第２回転力Ｔ５と合成されて、第１遊星歯車機構２０に向かう。第２回転力Ｔ５、すなわち、第２モータ１２の回転力の向きは、第１モータ１１の回転力の向きとは反対である。
【００５６】
第１遊星歯車機構２０に戻ってきた第１リングギア２４における第２分配回転力Ｔ４及び第２回転力Ｔ５は、第１遊星歯車機構２０によってその大きさが減少されるとともに、力の向きを逆転させられて、第１サンギア２１における循環回転力Ｔ３となる。このようにして、第１遊星歯車機構２０と第２遊星歯車機構３０との間で動力（回転力）の循環が発生するので、変速機構１３は、減速比を大きくすることができる。すなわち、電動車両駆動装置１０は、第１変速状態のときに、大きなトルクを発生することができる。次に、合成回転力Ｔ２、循環回転力Ｔ３、第２分配回転力Ｔ４及び第１分配回転力Ｔ６の値の一例を説明する。
【００５７】
第２サンギア３１の歯数をＺ１とし、第２リングギア３４の歯数をＺ４とし、第１サンギア２１の歯数をＺ５とし、第１リングギア２４の歯数をＺ７とする。式（１）から式（４）に、電動車両駆動装置１０の各部に作用する回転力（図２に示す合成回転力Ｔ２、循環回転力Ｔ３、第２分配回転力Ｔ４及び第１分配回転力Ｔ６）示す。なお、下記の式（１）〜式（４）で負の値となるものは、第１回転力Ｔ１とは逆方向の回転力である。
【００５８】
【数１】
【数２】
【数３】
【数４】
【００５９】
一例として、歯数Ｚ１を４７、歯数Ｚ４を９７、歯数Ｚ５を２４、歯数Ｚ７を７６とする。また、第１回転力Ｔ１を５０Ｎｍとし、第２回転力Ｔ５を５０Ｎｍとする。すると、合成回転力Ｔ２は９９．１Ｎｍ、循環回転力Ｔ３は４９．１Ｎｍ、第２分配回転力Ｔ４は−１０５．４Ｎｍ、第１分配回転力Ｔ６は２０４．５Ｎｍとなる。このように、電動車両駆動装置１０は、一例として第１モータ１１が出力する第１回転力Ｔ１を約４倍に増幅して車輪ＨＦＲに出力できる。次に、第２変速状態を電動車両駆動装置１０ＦＲが実現する場合を説明する。
【００６０】
図４は、本実施形態に係る電動車両駆動装置が第２変速状態にある場合に、回転力が伝わる経路を示す説明図である。第２変速状態は、いわゆるハイギア状態の状態であり、減速比を小さくとることができる。すなわち、変速機構入出力軸１５のトルクは小さくなるが、変速機構１３の摩擦損失を小さくすることができる。第２変速状態では、第１モータ１１と第２モータ１２とはともに動作する。そして、第１モータ１１及び第２モータ１２が発生するトルクの大きさとトルクの向きとは等しくなる。第２変速状態のときに、第１モータ１１が出力する回転力を第１回転力Ｔ７とし、第２モータ１２が出力する回転力を第２回転力Ｔ８とする。
【００６１】
第２変速状態において、第１モータ１１の動力は、第１サンギア２１に入力され、第２モータ１２の動力は、第１リングギア２４に入力される。第２変速状態において、ワンウェイクラッチ装置６０は非係合状態である。すなわち、第２変速状態において、第１ピニオンギア２２は、ケーシングＧに対して回転できる状態となる。その結果、第２変速状態では、第１遊星歯車機構２０と第２遊星歯車機構３０との間における回転力の循環が遮断される。また、第２変速状態では、第１キャリア２３が自由に公転（回転）できるため、第１サンギア２１と第１リングギア２４とは相対的に自由に回転（自転）できる。なお、図４に示す合成回転力Ｔ９は、変速機構入出力軸１５から出力されて減速機構４０に伝えられるトルクを示し、単位はＮｍである。
【００６２】
第２変速状態では、第１回転力Ｔ７と第２回転力Ｔ８との比は、第２サンギア３１の歯数Ｚ１と第２リングギア３４の歯数Ｚ４との比で定まる。第１回転力Ｔ７は、第２キャリア３３で第２回転力Ｔ８と合流する。その結果、第２リングギア３４に合成回転力Ｔ９が伝わる。第１回転力Ｔ７と、第２回転力Ｔ８と、合成回転力Ｔ９とは、下記の式（５）を満たす。
【００６３】
【数５】
【００６４】
変速機構入出力軸１５の角速度（回転速度）は、第１モータ１１によって駆動される第２サンギア３１の角速度と、第２モータ１２によって駆動される第２キャリア３３の角速度とによって決定される。したがって、変速機構入出力軸１５の角速度を一定としていても、第１モータ１１の角速度と第２モータ１２の角速度との組合せを変化させることができる。
【００６５】
このように、変速機構入出力軸１５の角速度と第１モータ１１の角速度と第２モータ１２の角速度との組合せは一意に決定されないので、上述した第１変速状態から第２変速状態へ、あるいは第２変速状態から第１変速状態へ連続して移行させることができる。したがって、制御装置１は、第１モータ１１の角速度と第２モータ１２の角速度と回転力とを連続して滑らかに制御すると、第１変速状態と第２変速状態との間で変速機構１３の状態が変化した場合でも、いわゆる変速ショックを小さくすることができる。
【００６６】
第２変速状態において、変速機構１３は、第１サンギア２１と第１リングギア２４とは、互いに同方向に回転（自転）するため、第２サンギア３１と第２キャリア３３とも、互いに同方向に回転（自転）する。第２サンギア３１の角速度を一定とした場合、第２キャリア３３の角速度が速くなるほど、第２リングギア３４の角速度は速くなる。また、第２キャリア３３の角速度が遅くなるほど、第２リングギア３４の角速度は遅くなる。このように、第２リングギア３４の角速度は、第２サンギア３１の角速度と、第２キャリア３３の角速度とによって連続的に変化する。すなわち、電動車両駆動装置１０ＦＲは、第２モータ１２が出力する第２回転力Ｔ８の角速度が変化することで、変速比を連続的に変更できる。
【００６７】
また、電動車両駆動装置１０ＦＲは、第２リングギア３４の角速度を一定にしようとする際に、第１モータ１１が出力する第１回転力Ｔ７の角速度と、第２モータ１２が出力する第２回転力Ｔ８の角速度との組合せを複数有する。すなわち、第２モータ１２が出力する第２回転力Ｔ８の角速度が変化することで、第１モータ１１が出力する第１回転力Ｔ７の角速度が変化しても、第２リングギア３４の角速度を一定に維持できる。このため、電動車両駆動装置１０ＦＲは、第１変速状態から第２変速状態に切り替わる際に、第２リングギア３４の角速度の変化量を低減できる。結果として、電動車両駆動装置１０ＦＲは、変速ショックを低減できる。
【００６８】
次に、第２モータ１２が出力する第２回転力Ｔ８について説明する。第２モータ１２は、式（６）を満たす第２回転力Ｔ８以上の回転力を出力する必要がある。なお、式（６）中の、１−（Ｚ４／Ｚ１）は、第２サンギア３１と第２リングギア３４との間の回転力比を示す。
【００６９】
【数６】
【００７０】
したがって、第１モータ１１が任意に回転する際に第２リングギア３４の回転力及び角速度を調節するためには、第１回転力ＴＡと、第２回転力ＴＢと、歯数Ｚ１と、歯数Ｚ４とは、下記の式（７）を満たせばよい。なお、第１回転力ＴＡは第１モータ１１の任意の角速度での回転力であり、第２回転力ＴＢは第２モータ１２の任意の角速度での回転力である。
【００７１】
【数７】
【００７２】
次に、ワンウェイクラッチ装置６０について説明する。いわゆるワンウェイクラッチ装置は、第１方向の回転力のみを伝達し、第１方向とは逆方向である第２方向の回転力を伝達しない。すなわち、ワンウェイクラッチ装置６０は、図１から図３に示す第１キャリア２３が第１方向に回転しようとする際に係合状態となり、第１キャリア２３が第２方向に回転しようとする際に非係合状態となる。ワンウェイクラッチ装置６０は、例えば、カムクラッチ装置又はローラクラッチ装置である。以下において、ワンウェイクラッチ装置６０はカムクラッチ装置であるものとして、ワンウェイクラッチ装置６０の構成を説明する。
【００７３】
図５−１は、本実施形態のワンウェイクラッチ装置６０を示す説明図である。図６は、本実施形態のワンウェイクラッチ装置６０のカムを拡大して示す説明図である。図５に示すように、ワンウェイクラッチ装置６０は、第２部材としての内輪６１と、第１部材としての外輪６２と、係合部材としてのカム６３とを含む。なお、内輪６１が第１部材として機能し、外輪６２が第２部材として機能してもよい。内輪６１及び外輪６２は、筒状部材である。内輪６１は、外輪６２の内側に配置される。内輪６１と外輪６２とのうちの一方は、第１キャリア２３に連結され、他方はケーシングＧに連結される。本実施形態では、内輪６１は第１キャリア２３に連結され、外輪６２はケーシングＧに連結される。カム６３は、略円柱状の棒状部材である。ただし、棒状部材の中心軸に直交する仮想平面で切ったカム６３の断面形状は、真円ではなく歪な形状である。カム６３は、内輪６１の外周部と外輪６２の内周部との間に、内輪６１及び外輪６２の周方向に沿って複数設けられる。
【００７４】
図６に示すように、ワンウェイクラッチ装置６０は、ワイヤゲージ６４と、ガータスプリング６５とを含む。ワイヤゲージ６４は、弾性部材である。ワイヤゲージ６４は、複数のカム６３が分散しないようにまとめる。ガータスプリング６５は、カム６３が内輪６１及び外輪６２に常に接触するようにカム６３に力を与える。これにより、内輪６１又は外輪６２に回転力が作用した際に、カム６３は迅速に内輪６１及び外輪６２と噛み合うことができる。よって、ワンウェイクラッチ装置６０は、非係合状態から係合状態に切り替わる際に要する時間を低減できる。なお、非係合状態では、内輪６１と外輪６２との間で力は伝達されていない。また、係合状態では、内輪６１と外輪６２との間で力は伝達されている。
【００７５】
ワンウェイクラッチ装置６０は、内輪６１に第１方向の回転力が作用すると、カム６３が内輪６１及び外輪６２と噛み合う。これにより、内輪６１と外輪６２との間で回転力が伝達され、第１キャリア２３は、ケーシングＧから反力を受ける。その結果、ワンウェイクラッチ装置６０は、第１キャリア２３の回転を規制できる。また、ワンウェイクラッチ装置６０は、内輪６１に第２方向の回転力が作用すると、カム６３が内輪６１及び外輪６２と噛み合わない。これにより、内輪６１と外輪６２との間で回転力が伝達されず、第１キャリア２３は、ケーシングＧから反力を受けない。このため、ワンウェイクラッチ装置６０は、第１キャリア２３の回転を規制しない。このようにして、ワンウェイクラッチ装置６０は、一方向のみの回転を規制するワンウェイクラッチ装置としての機能を実現する。
【００７６】
本実施形態の場合、ワンウェイクラッチ装置６０は、第１変速状態、すなわち第１モータ１１及び第２モータ１２が作動している状態であって、前輪である車輪ＨＦＲを後退させるように第１モータ１１が回転力を出力する場合、図２に示す第１キャリア２３が回転（自転）する方向に内輪６１が回転すると係合状態となる。すなわち、上述の第１方向は、前輪である車輪ＨＦＲを後退させるように第１モータ１１が回転力を出力し、かつ、第２モータ１２が作動していない際に第２部材としての内輪６１が回転する方向である。この状態で、第２モータ１２が第１モータ１１の回転方向とは反対方向に回転して、第１モータ１１の回転力とは反対向きの回転力を出力している場合に、変速機構１３は、第１変速状態となる。ワンウェイクラッチ装置６０は、電動車両１００が後退加速する場合の、前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲにおける第１キャリア２３の回転方向を規制しているといえる。
【００７７】
また、前輪である車輪ＨＦＲを後退させるように第１モータ１１が回転力を出力している状態で、第２モータ１２が作動して、第１モータ１１の回転方向と同じ方向に回転して、第１モータ１１の回転力と同じ向きの回転力を出力している場合に、第２キャリア３３の回転方向は逆転する。その結果、ワンウェイクラッチ装置６０は、第２変速状態の場合、すなわち第１モータ１１及び第２モータ１２が作動して同じ方向に回転力を出力し、かつ、前輪である車輪ＨＦＲを前進させるように第１モータ１１及び第２モータ１２が回転力を出力する場合に非係合状態となる。このように、ワンウェイクラッチ装置６０は、第１モータ１１の回転力の方向と第２モータ１２の回転力の方向とによって、受動的に係合状態と非係合状態とを切り替えできる。すなわち、電動車両１００が加速する場合、第１キャリア２３の回転方向は、第１モータ１１及び第２モータ１２の回転方向と、電動車両駆動装置１０ＦＲが駆動することにより路面から生じる反力とによって決まる。第１変速状態にすることができるのは、第１モータ１１が、電動車両１００を後退させるような方向に回転する場合であり、第１モータ１１が電動車両１００を前進させるような方向に回転する場合は、電動車両駆動装置１０ＦＲは、常に第２変速状態をとる。すなわち、電動車両１００が加速する場合、電動車両駆動装置１０ＦＲの減速機構入出力軸１６は、変速可能な回転方向が、電動車両１００を後退させるような方向に決まっている。
【００７８】
ワンウェイクラッチ装置６０は、ローラクラッチ装置でもよい。ただし、カムクラッチ装置は、回転力（トルク）容量がローラクラッチ装置よりも大きい。すなわち、カムクラッチ装置は、内輪６１と外輪６２との間で伝達できる力の大きさがローラクラッチ装置よりも大きい。このため、ワンウェイクラッチ装置６０は、カムクラッチ装置である方が、より大きな回転力を伝達できる。さらに、ワンウェイクラッチ装置６０は、カムクラッチ装置である方が、カム６３が内輪６１及び外輪６２から分離する際の空転摩擦をローラクラッチ装置よりも小さくすることができる。このため。電動車両駆動装置１０ＦＲ全体の摩擦損失を低減し、効率を向上させることができる。第１変速状態と第２変速状態とは、制御装置１が第１モータ１１及び第２モータ１２の回転力と回転方向とを制御することにより切り替えられる。
【００７９】
ワンウェイクラッチ装置６０は、スプラグ式ワンウェイクラッチ装置であってもよい。スプラグ式ワンウェイクラッチは、摩擦係合部材としてスプラグが用いられているので、円に類似した底面を持つカムの数よりも多数のスプラグをワンウェイクラッチ装置６０に配置することができる。その結果、ワンウェイクラッチ装置６０と同一の取付寸法を持つカムクラッチ装置のトルク容量よりも、ワンウェイクラッチ装置６０のトルク容量を大きくすることができる。のトルク容量を大きくすることができるので、車輪ＨＦＲに出力される第１分配回転力Ｔ６の最大値を大きくすることができる。
【００８０】
また、ワンウェイクラッチ装置６０は、シリンダ内のピストンを作動流体によって移動させることで２つの回転部材を係合させたり、電磁アクチュエータによって２つの回転部材を係合させたりする方式のクラッチ装置と比較して、ピストンを移動させるための機構を必要とせず、電磁アクチュエータを作動させるための電力も必要としない。ワンウェイクラッチ装置６０は、内輪６１又は外輪６２（本実施形態では内輪６１）に作用する回転力の方向が切り替えられることで、係合状態と非係合状態とを切り替えできる。よって、ワンウェイクラッチ装置６０は、ワンウェイクラッチ装置ではない場合と比較して、部品点数を低減でき、かつ、自身（ワンウェイクラッチ装置６０）を小型化できる。
【００８１】
本実施形態では、電動車両駆動装置１０ＦＲが、変速機構１３と減速機構４０とを介して、第１モータ１１及び第２モータ１２の動力を車輪ＨＦＲに伝達してこれを駆動する例を説明した。しかし、電動車両駆動装置１０ＦＲは、減速機構４０を備えていなくてもよい。この場合、変速機構１３の第２リングギア３４を変速機構１３の出力部とし、第２リングギア３４と車輪ＨＦＲとを連結して車輪ＨＦＲを駆動する。次に、電動車両駆動装置１０ＦＲの構造の一例を説明する。
【００８２】
図７は、本実施形態に係る電動車両駆動装置の内部構造を示す図である。次の説明において、上述した構成要素については重複する説明は省略し、図中において同一の符号で示す。図７に示すように、ケーシングＧは、第１ケーシングＧ１と、第２ケーシングＧ２と、第３ケーシングＧ３と、第４ケーシングＧ４とを含む。第１ケーシングＧ１と、第２ケーシングＧ２と、第４ケーシングＧ４とは、筒状の部材である。第２ケーシングＧ２は、第１ケーシングＧ１よりも車輪ＨＦＲ側に設けられる。第１ケーシングＧ１と第２ケーシングＧ２とは、例えば複数のボルトで締結される。
【００８３】
第３ケーシングＧ３は、第１ケーシングＧ１の２つの開口端のうち第２ケーシングＧ２とは反対側の開口端、すなわち、第１ケーシングＧ１の電動車両の車体側の開口端に設けられる。第１ケーシングＧ１と第３ケーシングＧ３とは、例えば複数のボルト５２で締結される。このようにすることで、第３ケーシングＧ３は、第１ケーシングＧ１の開口を塞ぐ。第４ケーシングＧ４は、第１ケーシングＧ１の内部に設けられる。第１ケーシングＧ１と第４ケーシングＧ４とは、例えば複数のボルトで締結される。
【００８４】
図７に示すように、第１モータ１１は、第１ステータコア１１ａと、第１コイル１１ｂと、第１ロータ１１ｃと、第１磁気パターンリング１１ｄと、第１モータ出力軸１１ｅとを含む。第１ステータコア１１ａは、筒状の部材である。第１ステータコア１１ａは、図７に示すように、第１ケーシングＧ１に嵌め込まれるとともに、第１ケーシングＧ１と第３ケーシングＧ３とに挟み込まれて位置決め（固定）される。第１コイル１１ｂは、第１ステータコア１１ａの複数個所に設けられる。第１コイル１１ｂは、インシュレータを介して第１ステータコア１１ａに巻きつけられる。
【００８５】
第１ロータ１１ｃは、第１ステータコア１１ａの径方向内側に配置される。第１ロータ１１ｃは、第１ロータコア１１ｃ１と、第１マグネット１１ｃ２とを含む。第１ロータコア１１ｃ１は、筒状の部材である。第１マグネット１１ｃ２は、第１ロータコア１１ｃ１の内部又は外周部に複数設けられる。第１モータ出力軸１１ｅは、棒状の部材である。第１モータ出力軸１１ｅは、第１ロータコア１１ｃ１と連結される。第１磁気パターンリング１１ｄは、第１ロータコア１１ｃ１に設けられて、第１ロータコア１１ｃ１と同軸で回転する。第１磁気パターンリング１１ｄは、第１ロータコア１１ｃ１の回転角度を検出する際に用いられる。
【００８６】
第２モータ１２は、第２ステータコア１２ａと、第２コイル１２ｂと、第２ロータ１２ｃと、第２磁気パターンリング１２ｄとを含む。第２ステータコア１２ａは、筒状の部材である。第２ステータコア１２ａは、第１ケーシングＧ１と第２ケーシングＧ２とに挟み込まれて位置決め（固定）される。第２コイル１２ｂは、第２ステータコア１２ａの複数個所に設けられる。第２コイル１２ｂは、インシュレータを介して第２ステータコア１２ａに巻きつけられる。
【００８７】
第２ロータ１２ｃは、第２ステータコア１２ａの径方向内側に設けられる。第２ロータ１２ｃは、ワンウェイクラッチ装置６０とともに、回転軸Ｒａを中心に回転できるように、第４ケーシングＧ４によって支持される。第２ロータ１２ｃは、第２ロータコア１２ｃ１と、第２マグネット１２ｃ２とを含む。第２ロータコア１２ｃ１は、筒状の部材である。第２マグネット１２ｃ２は、第２ロータコア１２ｃ１の内部又は外周部に複数設けられる。第２磁気パターンリング１２ｄは、第２ロータコア１２ｃ１に設けられて、第２ロータコア１２ｃ１と同軸で回転する。第２磁気パターンリング１２ｄは、第２ロータコア１２ｃ１の回転角度を検出する際に用いられる。
【００８８】
図７に示すように、減速機構４０は、例えば複数のボルト５４で第２ケーシングＧ２に締結されて取り付けられる。本実施形態では、減速機構４０が有する第３リングギア４４が第２ケーシングＧ２に取り付けられる。減速機構４０の第３キャリア４３の一端部には、外輪４５が取り付けられている。外輪４５と第３リングギア４４との間には、ホイール軸受５０の転動体が介在している。このような構造により、第３キャリア４３は、第３リングギア４４の外周部に、外輪４５を介して回転可能に支持される。
【００８９】
第３キャリア４３には、車輪ＨＦＲのホイールＨｗＦＲが取り付けられる。ホイールＨｗＦＲは、スタッドボルト５１Ｂとナット５１Ｎとによって、第３キャリア４３の回転軸と直交する面に締結される。ホイールＨｗＦＲにはタイヤＨｔＦＲが取り付けられる。電動車両の車輪ＨＦＲは、ホイールＨｗＦＲとタイヤＨｔＦＲとで構成される。この例において、車輪ＨＦＲは、第３キャリア４３に直接取り付けられている。このため、第３キャリア４３は、図１に示す減速機構入出力軸１６を兼ねている。
【００９０】
懸架装置取付部５３は、第２ケーシングＧ２に設けられる。具体的には、懸架装置取付部５３は、第２ケーシングＧ２のうち、電動車両駆動装置１０ＦＲが電動車両１００の車体に取り付けられた際に鉛直方向上側及び下側となる部分に設けられる。鉛直方向上側の懸架装置取付部５３は、上部ナックル５３Ｎａを含み、鉛直方向下側の懸架装置取付部５３は、下部ナックル５３Ｎｂを含む。上部ナックル５３Ｎａと下部ナックル５３Ｎｂとに、懸架装置のアームが取り付けられて、電動車両駆動装置１０ＦＲは、電動車両１００の車体に支持される。
【００９１】
第１モータ出力軸１１ｅとサンギアシャフト１４とは、第１嵌合部５６Ａで連結される。このような構造により、第１モータ１１とサンギアシャフト１４との間で動力が伝達される。第１嵌合部５６Ａは、例えば、第１モータ出力軸１１ｅの内周面に形成されたスプラインと、サンギアシャフト１４の第１モータ１１側における端部に形成されて、前記スプラインと嵌合するスプラインとで構成される。このような構造により、回転軸Ｒａ方向における第１モータ出力軸１１ｅとサンギアシャフト１４との熱伸び等が吸収される。
【００９２】
変速機構入出力軸１５は、変速機構１３が有する第２リングギア３４と、減速機構４０が有する第３サンギア４１のシャフト（第３サンギアシャフト）４１Ｓとを連結する。このような構造により、変速機構１３の第２遊星歯車機構３０と減速機構４０の第３サンギアシャフト４１Ｓとの間で動力が伝達される。変速機構入出力軸１５と第３サンギアシャフト４１Ｓとは、第２嵌合部５６Ｂで連結される。第２嵌合部５６Ｂは、例えば、変速機構入出力軸１５の内周面に形成されたスプラインと、第３サンギアシャフト４１Ｓの第２モータ１２側における端部に形成されて、前記スプラインと嵌合するスプラインとで構成される。このような構造により、回転軸Ｒａ方向における変速機構入出力軸１５と第３サンギアシャフト４１Ｓとの熱伸び等が吸収される。
【００９３】
上述した構造により、電動車両駆動装置１０ＦＲは、車輪ＨＦＲを保持し、かつ、第１モータ１１及び第２モータ１２から出力された回転力を車輪ＨＦＲに伝達することで、電動車両１００を走行させることができる。なお、本実施形態では、第１モータ１１と、第２モータ１２と、第１サンギア２１と、第１キャリア２３と、第１リングギア２４と、第２サンギア３１と、第２キャリア３３と、第２リングギア３４と、第３サンギア４１と、第３キャリア４３と、第３リングギア４４とがすべて同軸上に配置されているが、電動車両駆動装置１０ＦＲは、必ずしもこれらの構成要素が同軸上に配置されなくてもよい。次に、第１モータ１１及び第２モータ１２の角速度（回転速度）を検出する構造を説明する。
【００９４】
第１磁気パターンリング１１ｄと第２磁気パターンリング１２ｄとは、第１モータ１１と第２モータ１２との間に介在するケーシングＧ１の仕切り壁Ｇ１Ｗを隔てて、互いに対向して配置される。すなわち、第１磁気パターンリング１１ｄと第２磁気パターンリング１２ｄとは、それぞれ仕切り壁Ｇ１Ｗに対向している。第１磁気パターンリング１１ｄ及び第２磁気パターンリング１２ｄは、円環状の薄い金属板の表面に、薄い磁石層が形成されたものである。第１磁気パターンリング１１ｄ及び第２磁気パターンリング１２ｄは、中央部に開口部を有し、開口部を、図６に示すサンギアシャフト１４が貫通する。第１磁気パターンリング１１ｄ及び第２磁気パターンリング１２ｄの磁石層には磁気パターンが着磁されている。このような構造により、第１磁気パターンリング１１ｄ及び第２磁気パターンリング１２ｄは、大径であっても、レゾルバと比較して大幅に軽量化することができる。
【００９５】
磁気検出器（磁気ピックアップセンサ）は、第１磁気パターンリング１１ｄと第２磁気パターンリング１２ｄとに対して１個ずつ用意されて、ケーシングＧの第１ケーシングＧ１の内側に取り付けられる。磁気検出器は、第１ケーシングＧ１の仕切り壁Ｇ１Ｗの両側、かつ仕切り壁Ｇ１Ｗが有する貫通孔の外側に配置される。貫通孔は、図６に示すサンギアシャフト１４が貫通する。このような構造により、それぞれの磁気検出器は、第１磁気パターンリング１１ｄと第２磁気パターンリング１２ｄとに対向して配置される。
【００９６】
それぞれの磁気検出器は、第１磁気パターンリング１１ｄと第２磁気パターンリング１２ｄとの磁束を検出して、第１モータ１１の第１ロータ１１ｃと第２ロータ１２ｃとの絶対角度を算出する。次に、電動車両駆動装置１０ＦＲを電動車両に用いた場合の制御を説明する。
【００９７】
図８は、車両を走行させるモータに要求される回転力（トルク）と角速度（回転速度）との関係を示す図である。一般的に、モータの回転力（トルク）と角速度（回転速度）の関係は、一定の回転力の領域における上限回転速度と最高回転速度との比は、１：２程度である。また、最大の回転力と、最高回転速度における最大の回転力との比は、２：１程度である。これに対して、車両を走行させる場合、図８の実線で示す車両の走行特性曲線Ｃａから、一定の回転力の領域における上限回転速度Ｎ１と最高回転速度Ｎ２との比は１：４程度である。また、車両を走行させる場合、最大の回転力Ｔｑ１と、最高回転速度における最大の回転力Ｔｑ２との比は、４：１程度である。
【００９８】
したがって、モータで車両を走行させる場合、一段目の変速比と二段目の変速比との比率（段間比）が２程度の変速を行うことが好ましい。このようにすることで、モータのＮＴ特性（回転速度と回転力との関係）の全領域で、過不足なく車両の走行特性曲線Ｃａをカバーすることができ、必要最小限の出力を有するモータで、車両に必要な動力性能を確保できる。
【００９９】
図８の点線で示すＮＴ特性曲線ＣＬは、電動車両駆動装置１０ＦＲの第１変速状態（ローギア）であり、一点鎖線で示すＮＴ特性曲線ＣＨは、電動車両駆動装置１０ＦＲの第２変速状態（ハイギア）である。このように、第１変速状態と第２変速状態とを用いることにより、車両の走行特性曲線Ｃａを過不足なくカバーすることができる。二点鎖線で示すＮＴ特性曲線Ｃｂは、変速を行わないで車両の走行特性曲線Ｃａをカバーしようとした場合に必要なＮＴ特性を示している。一般に、モータは、一定の回転力の領域における上限回転速度と最高回転速度との比が１：２程度であるため、一つのモータで走行特性曲線Ｃａをカバーする場合、モータにはＮＴ特性曲線Ｃｂのような特性が要求される。その結果、モータに過剰な性能が必要になり、無駄が多くなるとともにコスト及び質量の増加を招く。
【０１００】
モータの効率に注目すると、モータの効率が高い領域は、最大回転力から最高回転速度に向かって推移する定出力領域（ＮＴ特性曲線ＣＬ又はＮＴ特性曲線ＣＨの曲線部分）の中間部分ＡＬ、ＡＨにある。電動車両駆動装置１０ＦＲは、変速により、この中間部分ＡＬ、ＡＨを積極的に活用して、効率を向上させることができる。変速を行わない場合、ＮＴ特性曲線Ｃｂのようなモータが必要になるが、この場合、走行特性曲線Ｃａにおいて使用頻度の低い領域（例えば、低速で高い回転力が必要な領域又は最高速に近い領域）でモータの効率が最も高くなってしまう。このため、モータを効率よく使用する観点からは、電動車両駆動装置１０ＦＲのように、減速比を変更して用いることが好ましい。
【０１０１】
電動車両駆動装置１０ＦＲで、第１モータ１１と第２モータ１２との両方が動作する場合、変速機構１３の総合減速比ＲＲ＝（α＋β−１）／（α−β−１）である。これは、第１変速状態のみであり、第２変速状態ではＲ＝１である。αは、第２遊星歯車機構３０の遊星比であり、βは、第１遊星歯車機構２０の遊星比である。遊星比は、リングギアの歯数をサンギアの歯数で除した値である。したがって、第２遊星歯車機構３０の遊星比αは、第２リングギア３４の歯数／第２サンギア３１の歯数であり、第１遊星歯車機構２０の遊星比βは、第１リングギア２４の歯数／第１サンギア２１の歯数である。図１に示す電動車両駆動装置１０ＦＲで、段間比２を実現するためには、第２遊星歯車機構３０の遊星比α（＞１）を１．９０以上２．１０以下の範囲とし、第１遊星歯車機構２０の遊星比β（＞１）を２．８０以上３．２０以下の範囲とすることが好ましい。
【０１０２】
電動車両駆動装置１０ＦＲは、電動車両１００のばね下に配置されるので、できる限り軽量であることが好ましい。電動車両駆動装置１０ＦＲを軽量化するために、第１モータ１１及び第２モータ１２の巻き線（第１コイル１１ｂ及び第２コイル１２ｂ）にアルミニウム（アルミニウム合金を含む）を用いる手法がある。アルミニウムの比重は銅の比重の３０％程度なので、第１モータ１１及び第２モータ１２の巻き線を銅からアルミニウムに置き換えると、巻き線の質量を７０％低下させることができる。このため、第１モータ１１、第２モータ１２及び電動車両駆動装置１０ＦＲを軽量化することができる。しかし、アルミニウムの導電率は、一般に巻き線に用いられる銅の導電率の６０％程度であるので、銅線を単にアルミニウム線に置き換えるのみでは、性能低下及び発熱量の増加を招くおそれがある。
【０１０３】
電動車両駆動装置１０ＦＲは、減速機構４０を用いるとともに、変速機構１３で減速比を変更する。このため、第１モータ１１及び第２モータ１２に必要とされる回転力が比較的小さくて済むので、第１モータ１１及び第２モータ１２に流れる電流も比較的小さくなる。このため、本実施形態において、第１モータ１１の第１コイル１１ｂ及び第２モータ１２の第２コイル１２ｂに、銅線の代わりにアルミニウム線を用いたとしても、性能低下及び発熱量の増加はほとんど発生しない。したがって、本実施形態において、電動車両駆動装置１０ＦＲは、第１モータ１１及び第２モータ１２の巻き線（第１コイル１１ｂ及び第２コイル１２ｂ）にアルミニウム（アルミニウム合金を含む）を用いて軽量化を実現する。
【０１０４】
第１モータ１１及び第２モータ１２の巻き線にアルミニウムを用いる場合、銅クラッドアルミニウム線を用いることが好ましい。銅クラッドアルミニウム線は、アルミニウム線の外側に銅を一様に被覆し、銅とアルミニウムとの境界を強固に金属結合させたものである。銅クラッドアルミニウム線は、アルミニウム線と比較して、はんだ付けしやすく、端子との接続部の信頼性も高い。銅クラッドアルミニウムの比重は銅の比重の４０％程度なので、第１モータ１１及び第２モータ１２の巻き線を銅からアルミニウムに置き換えると、巻き線の質量を６０％低下させることができる。その結果、第１モータ１１、第２モータ１２及び電動車両駆動装置１０ＦＲを軽量化することができる。
【０１０５】
図９は、本実施形態の変形例に係る電動車両駆動装置の構成を示す説明図である。図９に示す電動車両駆動装置１０ＦＲａは、上述した実施形態の電動車両駆動装置１０ＦＲと変速機構の構成が異なる。次においては、電動車両駆動装置１０ＦＲが有する構成要素と同様の構成要素は、同一の符号を付して説明を省略する。電動車両駆動装置１０ＦＲａは、変速機構１３ａを含む。変速機構１３ａは、第１モータ１１と連結されて第１モータ１１が出力した回転力が伝えられる（入力される）。また、変速機構１３ａは、第２モータ１２と連結されて第２モータ１２が出力した回転力が伝えられる（入力される）。そして、変速機構１３ａは、変速機構入出力軸１５によって減速機構４０と連結され、変速された回転力を減速機構４０に伝える（出力する）。減速機構４０は、電動車両駆動装置１０ＦＲが有するものと同様である。
【０１０６】
変速機構１３ａは、第１遊星歯車機構７０と、第２遊星歯車機構８０と、ワンウェイクラッチ装置９０とを含む。第１遊星歯車機構７０は、シングルピニオン式の遊星歯車機構である。第１遊星歯車機構７０は、第１サンギア７１と、第１ピニオンギア７２と、第１キャリア７３と、第１リングギア７４とを含む。第２遊星歯車機構８０は、ダブルピニオン式の遊星歯車機構である。第２遊星歯車機構８０は、第２サンギア８１と、第２ピニオンギア８２ａと、第３ピニオンギア８２ｂと、第２キャリア８３と、第２リングギア８４とを含む。第２遊星歯車機構８０は、第１遊星歯車機構７０よりも第１モータ１１及び第２モータ１２側に配置される。
【０１０７】
第２サンギア８１は、回転軸Ｒａを中心に回転（自転）できるようにケーシングＧ内に支持される。第２サンギア８１は、第１モータ１１と連結される。よって、第１モータ１１が作動すると、第２サンギア８１は、第１回転力ＴＡが伝えられる。これにより、第２サンギア８１は、第１モータ１１が作動すると、回転軸Ｒａを中心に回転する。第２ピニオンギア８２ａは、第２サンギア８１と噛み合う。第３ピニオンギア８２ｂは、第２ピニオンギア８２ａと噛み合う。第２キャリア８３は、第２ピニオンギア８２ａが第２ピニオン回転軸Ｒｐ２を中心に回転（自転）できるように第２ピニオンギア８２ａを保持する。第２キャリア８３は、第３ピニオンギア８２ｂが第３ピニオン回転軸Ｒｐ３を中心に回転（自転）できるように第３ピニオンギア８２ｂを保持する。第２ピニオン回転軸Ｒｐ２は、例えば、回転軸Ｒａと平行である。第３ピニオン回転軸Ｒｐ３は、例えば、回転軸Ｒａと平行である。
【０１０８】
第２キャリア８３は、回転軸Ｒａを中心に回転できるようにケーシングＧ内に支持される。これにより、第２キャリア８３は、第２ピニオンギア８２ａ及び第３ピニオンギア８２ｂが第２サンギア８１を中心に、すなわち回転軸Ｒａを中心に公転できるように第２ピニオンギア８２ａ及び第３ピニオンギア８２ｂを保持することになる。第２リングギア８４は、回転軸Ｒａを中心に回転（自転）できる。第２リングギア８４は、第３ピニオンギア８２ｂと噛み合う。また、第２リングギア８４は、第２モータ１２と連結される。よって、第２モータ１２が作動すると、第２リングギア８４は、第２回転力ＴＢが伝えられる。これにより、第２リングギア８４は、第２モータ１２が作動すると、回転軸Ｒａを中心に回転（自転）する。
【０１０９】
第１サンギア７１は、回転軸Ｒａを中心に回転（自転）できるようにケーシングＧ内に支持される。第１サンギア７１は、第２サンギア８１を介して第１モータ１１と連結される。具体的には、第１サンギア７１と第２サンギア８１とは、同軸（回転軸Ｒａ）で回転できるようにサンギアシャフト９４に一体で形成される。そして、サンギアシャフト９４は、第１モータ１１と連結される。これにより、第１サンギア７１は、第２モータ１２が作動すると、回転軸Ｒａを中心に回転する。
【０１１０】
第１ピニオンギア７２は、第１サンギア７１と噛み合う。第１キャリア７３は、第１ピニオンギア７２が第１ピニオン回転軸Ｒｐ１を中心に回転（自転）できるように第１ピニオンギア７２を保持する。第１ピニオン回転軸Ｒｐ１は、例えば、回転軸Ｒａと平行である。第１キャリア７３は、回転軸Ｒａを中心に回転できるようにケーシングＧ内に支持される。これにより、第１キャリア７３は、第１ピニオンギア７２が第１サンギア７１を中心に、すなわち回転軸Ｒａを中心に公転できるように第１ピニオンギア７２を保持することになる。
【０１１１】
また、第１キャリア７３は、第２リングギア８４と連結される。これにより、第１キャリア７３は、第２リングギア８４が回転（自転）すると、回転軸Ｒａを中心に回転（自転）する。第１リングギア７４は、第１ピニオンギア７２と噛み合う。また、第１リングギア７４は、減速機構４０の第３サンギア４１（図２参照）と連結される。このような構造により、第１リングギア７４が回転（自転）すると、減速機構４０の第３サンギア４１が回転する。ワンウェイクラッチ装置９０は、図２に示す電動車両駆動装置１０ＦＲが有すると同様に、第２キャリア８３の回転を規制できる。具体的には、ワンウェイクラッチ装置９０は、回転軸Ｒａを中心とした第２キャリア８３の回転を規制（制動）する場合と、前記回転を許容する場合とを切り替えできる。電動車両駆動装置１０ＦＲａは、上述した電動車両駆動装置１０ＦＲと同様の原理により、電動車両駆動装置１０ＦＲが奏する効果と同様の効果を奏する。
【０１１２】
次に、電動車両駆動装置１０ＲＲについて説明する。電動車両駆動装置１０ＲＲは、電動車両駆動装置１０ＦＲにおいて、ワンウェイクラッチ装置６０の代わりにワンウェイクラッチ装置６００が使われている他は電動車両駆動装置１０ＦＲと同様の構成である。図５−２は、本実施形態に係るワンウェイクラッチ装置６００を示す説明図である。ワンウェイクラッチ装置６００は、ワンウェイクラッチ装置６０を、図５−１の紙面裏側から見たものと等しい。ワンウェイクラッチ装置６００は、カム６３の断面形状を左右反転させた断面形状を有するカム６０３を、内輪６０１と外輪６０２との間に配置したものである。第１変速状態、すなわち第１モータ１１及び第２モータ１２が作動している状態であって、後輪である車輪ＨＲＲを前進させるように第１モータ１１が回転力を出力する場合に、図２に示す第１キャリア２３が回転（自転）する方向に内輪６０１が回転すると係合状態となる。すなわち、ワンウェイクラッチ装置６００のカム６０３が内輪６０１及び外輪６０２と噛み合う場合の、内輪６０１に働く回転力の方向は、ワンウェイクラッチ装置６０のカム６３が内輪６１及び外輪６２と噛み合う場合の、内輪６１に働く回転力の方向とは逆である。すなわち、ワンウェイクラッチ装置６００における第１方向の回転力とは、後輪である車輪ＨＲＲを前進させるように第１モータ１１が回転力を出力し、かつ、第２モータが作動していない際に第２部材としての内輪６１が回転する方向の回転力である。この状態で、第２モータ１２が第１モータ１１の回転方向とは反対方向に回転して、第１モータ１１の回転力とは反対向きの回転力を出力している場合に、変速機構１３は、第１変速状態となる。
【０１１３】
また、後輪である車輪ＨＲＲを後退させるように第１モータ１１が回転力を出力している状態で、第２モータ１２が作動して、第１モータ１１の回転方向と同じ方向に回転して、第１モータ１１の回転力と同じ向きの回転力を出力している場合に、第２キャリア３３の回転方向は逆転する。その結果、ワンウェイクラッチ装置６００は、第２変速状態の場合、すなわち第１モータ１１及び第２モータ１２が作動して同じ方向に回転力を出力し、かつ、後輪である車輪ＨＲＲを後退させるように第１モータ１１及び第２モータ１２が回転力を出力する場合に非係合状態となる。
【０１１４】
内輪６０１は、本実施形態では、第１キャリア２３に連結されている。このため、前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲにおいて、ワンウェイクラッチ装置６０により規制できる第１キャリア２３の回転方向と、電動車両駆動装置１０ＦＲと同じ右側にある後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲにおいてワンウェイクラッチ装置６００により規制できる第１キャリア２３の回転方向とが逆方向となっている。同時に、電動車両駆動装置１０ＦＬが備えるワンウェイクラッチ装置により規制できる第１キャリア２３の回転方向と、電動車両駆動装置１０ＲＬが備えるワンウェイクラッチ装置により規制できる第１キャリア２３の回転方向とも、逆方向である。すなわち、電動車両１００が加速する場合において、第１変速状態をとることのできる、電動車両駆動装置１０ＦＲの出力軸の回転方向ＡＦＲと電動車両駆動装置１０ＲＲの出力軸の回転方向ＡＲＲとが逆方向である。また、電動車両１００が加速する場合において、第１変速状態をとることのできる、電動車両駆動装置１０ＦＬの出力軸の回転方向ＡＦＬと電動車両駆動装置１０ＲＬの出力軸の回転方向ＡＲＬとが逆方向である。なお、図１における回転方向ＡＦＲ、ＡＦＬ、ＡＲＲ、ＡＲＬは、各電動車両駆動装置の出力軸の回転方向を、電動車両１００の上側から見た方向を表す。上側とは、電動車両１００が走行する路面側とは反対の側のことをいう。
【０１１５】
ここで、前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲ、１０ＦＬにおけるワンウェイクラッチ装置が規制できる前記第１キャリア２３の回転方向と、前輪と同じ側にある後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲ、１０ＲＬにおけるワンウェイクラッチ装置が規制できる前記第１キャリア２３の回転方向とが、逆方向であることの効果について説明する。
【０１１６】
上述のように、電動車両１００の４輪すべてにおいて、電動車両が加速する場合に、電動車両駆動装置の出力軸の、第１変速状態が可能な方向を同じにした場合、前進側の最大駆動トルクと後退側の最大駆動トルクの比は、段間差Ｒ以外に設定することができない。
【０１１７】
一方、車両は一般的に、前進側１速（無段変速機においては最大減速比）と後退側の減速比は、近い値になっている。したがって、電動車両の４輪すべてにおいて、第１変速状態が可能な方向を同じにした場合、前進側又は後退側どちらかの駆動力を満たすようにすると、もう一方の駆動力が過大又は過小になるおそれがある。また、前進側及び後進側両方の駆動力を満たすようにすると、大型のインホイールモータが必要となる。
【０１１８】
本実施形態の電動車両１００は、前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲ及び電動車両駆動装置１０ＦＬが、電動車両１００を後退加速させる方向で第１変速状態をとることができるように構成してあり、後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲ及び電動車両駆動装置１０ＲＬが、電動車両１００を前進加速させる方向で第１変速状態をとることができるように構成してある。すなわち、電動車両１００が後退加速する場合の、前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲ及び電動車両駆動装置１０ＦＬの第１キャリア２３の回転方向を、それぞれのワンウェイクラッチ装置が規制できるように構成してあり、電動車両１００が前進加速する場合の、後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲ及び電動車両駆動装置１０ＲＬの第１キャリア２３の回転方向を、それぞれのワンウェイクラッチ装置が規制できるように構成してある。
【０１１９】
第１変速状態と第２変速状態との段間差をＲとし、前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲ及び電動車両駆動装置１０ＦＬの第１変速状態のトルクがＲｘＮｍであり、後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲ及び電動車両駆動装置１０ＲＬの第１変速状態のトルクがＲｙＮｍであるとする。電動車両１００が前進加速するとき、前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲ及び電動車両駆動装置１０ＦＬが第２変速状態であり、後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲ及び電動車両駆動装置１０ＲＬが、第１変速状態である場合に最大駆動トルクが得られる。したがって、電動車両１００が前進するときの最大駆動トルクは、２（ｘ＋Ｒｙ）Ｎｍである。一方、電動車両１００が後退加速する場合、前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲ及び電動車両駆動装置１０ＦＬは第１変速状態であり、後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲ及び電動車両駆動装置１０ＲＬは、第２変速状態である場合に最大駆動トルクが得られる。したがって、電動車両１００が後退するときの最大駆動トルクは、２（Ｒｘ＋ｙ）である。
【０１２０】
電動車両１００における電動車両駆動装置１０ＦＲ、１０ＦＬ、１０ＲＲ、１０ＲＬの駆動力設定の第１例を挙げる。各電動車両駆動装置の第１変速状態と第２変速状態との段間差を２とし、前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲ及び電動車両駆動装置１０ＦＬの第１変速状態のトルクが５００Ｎｍであり、後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲ及び電動車両駆動装置１０ＲＬの第１変速状態のトルクが５００Ｎｍであるとする。
【０１２１】
電動車両１００が前進加速するとき、前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲ及び電動車両駆動装置１０ＦＬは第２変速状態を、後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲ及び電動車両駆動装置１０ＲＬは第１変速状態をとることができ、電動車両１００の最大駆動トルクは２５０Ｎｍ×２＋５００Ｎｍ×２＝１５００Ｎｍである。
【０１２２】
電動車両１００が後退加速するとき、前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲ及び電動車両駆動装置１０ＦＬは第１変速状態を、後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲ及び電動車両駆動装置１０ＲＬは第２変速状態をとることができ、電動車両１００の最大駆動トルクは５００Ｎｍ×２＋２５０Ｎｍ×２＝１５００Ｎｍである。電動車両１００が前進加速するときの最大駆動トルクと後退加速するときの最大駆動トルクの比は、段間差である２とは異なる値となっている。
【０１２３】
電動車両１００における電動車両駆動装置１０ＦＲ、１０ＦＬ、１０ＲＲ、１０ＲＬの駆動力設定の第２例を挙げる。この例は、電動車両１００の前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲ、１０ＦＬの特性及び後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲ、１０ＲＬの特性とを異なるものとしたものである。各電動車両駆動装置の第１変速状態と第２変速状態との段間差を２とする。前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲ及び電動車両駆動装置１０ＦＬの第１変速状態のトルクが３００Ｎｍであり、後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲ及び電動車両駆動装置１０ＲＬの第１変速状態のトルクが５００Ｎｍであるとする。
【０１２４】
電動車両１００が前進加速するとき、前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲ及び電動車両駆動装置１０ＦＬは第２変速状態を、後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲ及び電動車両駆動装置１０ＲＬは第１変速状態をとることができ、電動車両１００の最大駆動トルクは１５０Ｎｍ×２＋５００×２Ｎｍ＝１３００Ｎｍである。
【０１２５】
電動車両１００が後退加速するとき、前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲ及び電動車両駆動装置１０ＦＬは第１変速状態を、後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲ及び電動車両駆動装置１０ＲＬは第２変速状態をとることができ、電動車両１００の最大駆動トルクは３００Ｎｍ×２＋２５０Ｎｍ×２＝１１００Ｎｍである。第２例の場合も、電動車両１００が前進加速するときの最大駆動トルクと後退加速するときの最大駆動トルクの比は、段間差である２とは異なる値となっている。
【０１２６】
このように、電動車両１００は、前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲ、１０ＦＬにおけるワンウェイクラッチ装置が規制できる前記第１キャリア２３の回転方向と、前輪と同じ側にある後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲ、１０ＲＬにおけるワンウェイクラッチ装置が規制できる前記第１キャリア２３の回転方向とが、逆方向であるように構成されているので、電動車両１００が前進する場合の最大駆動トルクと後進する場合の最大駆動トルクの比を、段間差Ｒ以外に設定することができる。その結果、電動車両駆動装置１０ＦＲ、１０ＦＬ、１０ＲＲ、１０ＲＬを大型にすることなく、前進側及び後進側の駆動トルクを適切に設定することができる。
【０１２７】
なお、電動車両１００の前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲ、１０ＦＬの特性と後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲ、１０ＲＬの特性とを異なるものとする場合は、前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲ、１０ＦＬは、後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲ、１０ＲＬよりも駆動トルクが小さいものにすることが好ましい。一般に、前輪は操舵のためのリンク機構を配置する必要がある。したがって、前輪に小さな駆動トルクを有する電動車両駆動装置を配置することによって、前輪にリンク機構を配置することが容易となる。
【０１２８】
また、電動車両１００は、電動車両１００が後退加速する場合に、前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲ、１０ＦＬにおける第１キャリア２３の回転方向を、ワンウェイクラッチ装置６０及びワンウェイクラッチ装置６０の左右が反転した構造のワンウェイクラッチ装置が規制できる。同時に、電動車両１００が前進加速する場合に、後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲ、１０ＲＬにおける第１キャリア２３の回転方向を、ワンウェイクラッチ装置６００及びワンウェイクラッチ装置６００の左右が反転した構造のワンウェイクラッチ装置が規制できる。すなわち、電動車両１００が加速する場合、前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲ、１０ＦＬは、電動車両１００が後進する方向に出力軸が回転するときに第１変速状態をとることが可能であり、後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲ、１０ＲＬは、電動車両１００が前進する方向に出力軸が回転するときに第１変速状態をとることが可能である。なお、電動車両１００が減速する場合は、前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲ、１０ＦＬは、電動車両１００が前進する方向に出力軸が回転するときに第１変速状態をとることが可能であり、後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲ、１０ＲＬは、電動車両１００が後退する方向に出力軸が回転するときに第１変速状態をとることが可能である。
【０１２９】
車両のタイヤを駆動させると、車両荷重中心周りのモーメントが生じ、それに釣り合うように前輪と後輪との間で荷重移動が生じる。例えば、車両を前進加速させると、前輪から後輪に荷重が移動し、車両前方が浮き上がるような挙動が生じる。車両を後進加速や、前進減速させるときは、後輪から前輪に荷重移動が生じて、車両前方が沈み込むような挙動が生じる。車両の駆動力（駆動トルク）は、必ずタイヤの接地面を通して路面に伝わる。接地面において発揮できる最大のタイヤ力は、接地荷重と摩擦係数により決まる。摩擦係数が一定である場合、すなわち、路面状況が変わらない場合、最大タイヤ力は、接地荷重のみにより決まる。つまり、接地荷重が大きいほど、大きなタイヤ力を発生することができる。
【０１３０】
上述のように、車両を前進加速させる場合においては、前輪から後輪に荷重移動が生じる。つまり、後輪の方が大きなタイヤ力を発生させることができる。したがって、後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲ、１０ＲＬが、電動車両１００を前進加速させる場合に、トルクの大きい第１変速状態をとれるようにすることが好ましい。
【０１３１】
また、車両を前進減速させる場合は、後輪から前輪に荷重移動が生じ、後輪と比較して前輪がより大きなタイヤ力を発生させることができる。このとき、前輪側に配置された電動車両駆動装置１０ＦＲ、１０ＦＬは、制動力を受けて、第１変速状態をとることができるため、モータの回転数が高まり、より効果的に回生することができる。
【符号の説明】
【０１３２】
１ 制御装置
１０ＦＲ、１０ＦＬ、１０ＲＲ、１０ＲＬ、１０ＦＲａ 電動車両駆動装置
１１ 第１モータ
１２ 第２モータ
１３、１３ａ 変速機構
１４、９４ サンギアシャフト
１５ 変速機構入出力軸
１６ 減速機構入出力軸
２０、７０ 第１遊星歯車機構
２１、７１ 第１サンギア
２２、７２ 第１ピニオンギア
２３、７３ 第１キャリア
２４、７４ 第１リングギア
３０、８０ 第２遊星歯車機構
３１、８１ 第２サンギア
３２ａ、８２ａ 第２ピニオンギア
３２ｂ、８２ｂ 第３ピニオンギア
３３、８３ 第２キャリア
３４、８４ 第２リングギア
４０ 減速機構
４１ 第３サンギア
４１Ｓ 第３サンギアシャフト
４２ 第４ピニオンギア
４３ 第３キャリア
４４ 第３リングギア
４５ 外輪
６０、９０、６００ ワンウェイクラッチ装置
６１、６０１ 内輪
６２、６０２ 外輪
１００ 電動車両
Ｇ ケーシング
ＨＦＲ、ＨＦＬ、ＨＲＲ、ＨＲＬ 車輪
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インホイールモータにより駆動される電動車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動車両を駆動する電動車両駆動装置のうち、特にホイールを直接駆動するものをインホイールモータという。ここでいうインホイールモータとは、電動車両が備えるホイールの近傍に設けられる駆動装置である。なお、インホイールモータは、必ずしもホイールの内部に収納されていなくてもよい。インホイールモータは、ホイールの内部又はホイール近傍に配置される必要がある。しかしながら、ホイールの内部やホイール近傍は、比較的狭い空間である。よって、インホイールモータは、小型化が要求される。
【０００３】
電動車両を駆動するために十分な回転力を確保するための技術として、例えば、特許文献１には、インホイールモータではないが、遊星歯車機構を含む減速機構と、２つのモータとを備える技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−０８１９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されている技術は、動力循環経路を有する。特許文献１に記載されている技術は、動力循環経路内で回転力をまず電力に変換し、その電力を再度回転力に変換している。したがって、特許文献１に記載されている技術は、動力循環経路に発電機及びモータを含む必要がある。しかしながら、上述のように、インホイールモータは、電動車両駆動装置の小型化が要求されており、発電機及びモータを設置するためのスペースをホイール近傍に確保することが困難である。また、特許文献１に記載されている技術は、動力を電力に変換し、さらに電力を動力に変換する。よって、特許文献１に記載されている技術は、エネルギーの変換時にエネルギーの損失が生じる。一方、本発明者らは、エネルギーの損失を低減できるインホイールモータを発明した。
【０００６】
このインホイールモータは、２つのモータと、ワンウェイクラッチ装置を含む２段変速機とを内蔵し、減速比の大きい第１変速状態（ローギアモード）と、減速比の小さい第２変速状態（ハイギアモード）をとることができる。第１変速状態は、ワンウェイクラッチ装置が係合している場合にとることができ、第２変速状態は、ワンウェイクラッチ装置が非係合状態の場合にとることができる。ワンウェイクラッチ装置の係合状態と非係合状態とは、ワンウェイクラッチ装置が規制するキャリアの回転方向によって切り替えられる。
【０００７】
キャリアの回転方向は、車両が加速する場合、２つのモータの回転力の方向と、インホイールモータが駆動することにより路面から生じる反力によって決まる。第１変速状態にすることができるのは、２つのモータにおける回転力の方向が、ワンウェイクラッチ装置が係合状態となるキャリアの回転を生じさせる方向である場合に限る。２つのモータにおける回転力の方向が、これとは反対の方向である場合には、インホイールモータは常に第２変速状態をとる。すなわち、車両が加速する場合に、このインホイールモータの出力軸は、変速可能な回転方向が決まっている。
【０００８】
一般に、車両において大きな駆動力を必要とするのは前進側の回転方向なので、インホイールモータが第１変速状態で駆動可能な回転方向を前進側にすることが好ましい。ここで、インホイールモータを４輪に配置する場合を考える。第１変速状態の減速比と第２変速状態の減速比の比（段間差）をＲとし、すべてのインホイールモータを４輪に配置する場合を考える。
【０００９】
第１変速状態のトルクがＲｘＮｍであり、第２変速状態のトルクがｘＮｍであるインホイールモータを、前輪及び後輪の前進側で第１変速状態がとれるように配置すると、最大駆動トルクは前進側で４ＲｘＮｍ、後退側で４ｘＮｍである。このように、前進側と後退側の最大駆動トルクの比はＲとなっている。
【００１０】
また、別の例として、前輪に第１変速状態のトルクがＲｘＮｍであり、第２変速状態のトルクがｘＮｍであるインホイールモータを前進側で第１変速状態がとれるように配置し、後輪に第１変速状態のトルクがＲｙＮｍであり、第２変速状態のトルクがｙＮｍであるインホイールモータを前進側で第１変速状態がとれるように配置した場合、最大駆動トルクは、前進側でＲ（２ｘ＋２ｙ）Ｎｍであり、後退側で（２ｘ＋２ｙ）Ｎｍである。この場合も、前進側と後退側の最大駆動トルクの比はＲとなっている。
【００１１】
すなわち、前進側と後退側の最大駆動トルクの比は、Ｒであって、段間差に等しく、これは、前輪と後輪とに同じ特性のインホイールモータを配置する場合であっても、異なる特性のインホイールモータを配置する場合であっても成り立つ。つまり、４輪すべてにおいて、第１変速状態が可能な方向を同じにした場合、前進側の最大駆動トルクと後退側の最大駆動トルクの比は、段間差Ｒ以外に設定することができない。
【００１２】
一方、車両は一般的に、前進側一速（無段変速機においては最大減速比）と後退側の減速比は、近い値になっている。したがって、前進側又は後退側どちらかの駆動力を満たすようにすると、もう一方の駆動力が過大又は過小になるおそれがある。また、前進側及び後退側両方の駆動力（駆動トルク）を満たすようにすると、大型のインホイールモータが必要となる。
【００１３】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、インホイールモータを大型にすることなく、前進側及び後進側の駆動トルクが適切に設定された電動車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、前輪及び後輪が、それぞれ第１モータと、第２モータと、前記第１モータと連結される第１サンギアと、前記第１サンギアと噛み合う第１ピニオンギアと、前記第１ピニオンギアが自転できるように、かつ、前記第１ピニオンギアが前記第１サンギアを中心に公転できるように前記第１ピニオンギアを保持する第１キャリアと、前記第１キャリアの回転を規制できるワンウェイクラッチ装置と、前記第１ピニオンギアと噛み合い、かつ、前記第２モータと連結される第１リングギアと、前記第１モータと連結される第２サンギアと、前記第２サンギアと噛み合う第２ピニオンギアと、前記第２ピニオンギアと噛み合う第３ピニオンギアと、前記第２ピニオンギア及び前記第３ピニオンギアがそれぞれ自転できるように、かつ、前記第２ピニオンギア及び前記第３ピニオンギアが前記第２サンギアを中心に公転できるように前記第２ピニオンギア及び前記第３ピニオンギアを保持するとともに、前記第１リングギアと連結される第２キャリアと、前記第３ピニオンギアと噛み合う第２リングギアと、を含み、前記第１モータと前記第２モータとは、回転力の大きさが等しく、かつ回転力の向きが反対になる第１変速状態と、回転力の大きさ及び回転力の向きが等しくなる第２変速状態とを切り替えて運転でき、前記ワンウェイクラッチ装置が、前記第１変速状態で係合し、前記第２変速状態で非係合となるインホイールモータにより駆動され、前記前輪を駆動する前記インホイールモータにおける前記ワンウェイクラッチ装置が規制できる前記第１キャリアの回転方向と、前記前輪と同じ側にある後輪を駆動する前記インホイールモータにおける前記ワンウェイクラッチ装置が規制できる前記第１キャリアの回転方向とが、逆方向であることを特徴とする電動車両である。
【００１５】
上記構成により、この電動車両の前輪及び後輪をそれぞれ駆動するインホイールモータは、第１変速状態及び第２変速状態の２つの変速状態を実現できる。第１変速状態では、第１モータ及び第２モータが作動し、かつワンウェイクラッチ装置は係合状態である。第１変速状態で、このインホイールモータは、第２キャリアから第１リングギアに回転力の一部が戻り、さらに第１リングギアに伝わった回転力が第１サンギアを介して第２サンギアに伝わる。すなわち、このインホイールモータは、回転力が循環する。このような構造により、このインホイールモータは、より大きな変速比を実現できる。すなわち、このインホイールモータは、第１変速状態の時に、第１モータが出力する回転力よりも大きな回転力をホイールに伝達できる。
【００１６】
第２変速状態では、第１モータ及び第２モータは作動し、かつワンウェイクラッチ装置は非係合状態である。このインホイールモータは、第２変速状態の際、第２モータの角速度が変化することで、変速比を連続的に変更できる。このようにすることで、このインホイールモータは、第１モータの角速度と、出力軸となる第２リングギアの角速度との差を低減できるので、摩擦損失を低減でき、結果としてエネルギーの損失を低減できる。
【００１７】
また、この電動車両を駆動するインホイールモータは、第１変速状態において、第１モータ及び第２モータの両方が作動するので、第１モータ及び第２モータの両方を有効に利用できる。また、このインホイールモータは、第１変速状態においては、第１モータ及び第２モータの両方から動力を得ることができるので、必要な動力を得るにあたり、モータ１個あたりの出力を小さくすることができる。このため、無闇に出力が大きいモータを用いる必要はなく、また、モータ効率がよい領域で第１モータ及び第２モータを作動させやすくなる。その結果、このインホイールモータはエネルギーの損失を低減できる。したがって、このインホイールモータにより前輪及び後輪が駆動される電動車両は、エネルギーの損失を低減できる。
【００１８】
また、この電動車両は、前記前輪を駆動する前記インホイールモータにおける前記ワンウェイクラッチ装置が規制できる前記第１キャリアの回転方向と、前記前輪と同じ側にある後輪を駆動する前記インホイールモータにおける前記ワンウェイクラッチ装置が規制できる前記第１キャリアの回転方向とが、逆方向である。これにより、電動車両が前進する場合の最大駆動トルクと後進する場合の最大駆動トルクの比を、段間差以外に設定することができる。その結果、インホイールモータを大型にすることなく、前進側及び後進側の駆動トルクを適切に設定することができる。
【００１９】
また、本発明において、前進加速する場合の、前記後輪を駆動する前記インホイールモータにおける前記第１キャリアの回転方向を、前記後輪を駆動する前記インホイールモータにおける前記ワンウェイクラッチ装置が規制できることが好ましい。これにより、前進発進時の駆動力が車輪に伝わりやすくなり、電動車両が減速時に効率よく回生することができる。
【００２０】
本発明において、前記第２リングギアと連結される第３サンギアと、前記第３サンギアと噛み合う第４ピニオンギアと、前記第４ピニオンギアが自転できるように、かつ、前記第４ピニオンギアが前記第３サンギアを中心に公転できるように前記第４ピニオンギアを保持するとともに、電動車両の車輪と連結される第３キャリアと、前記第４ピニオンギアと噛み合い、かつ、静止系に固定される第３リングギアと、含む減速機構を有することが好ましい。このようにすれば、減速機構により第１モータ及び第２モータの回転力を増幅することができるので、第１モータ及び第２モータに要求される回転力を低減できる。その結果、第１モータ及び第２モータの小型化及び軽量化をすることができるので、このインホイールモータを小型化及び軽量化することができ、電動車両を小型化及び軽量化することができる。
【００２１】
本発明は、前輪及び後輪がそれぞれ、第１モータと、第２モータと、前記第１モータと連結される第１サンギアと、前記第１サンギアと噛み合う第１ピニオンギアと、前記第１ピニオンギアが自転できるように、かつ、前記第１ピニオンギアが前記第１サンギアを中心に公転できるように前記第１ピニオンギアを保持する第１キャリアと、前記第１ピニオンギアと噛み合う第１リングギアと、前記第１モータと連結される第２サンギアと、前記第２サンギアと噛み合う第２ピニオンギアと、前記第２ピニオンギアと噛み合う第３ピニオンギアと、前記第２ピニオンギア及び前記第３ピニオンギアがそれぞれ自転できるように、かつ、前記第２ピニオンギア及び前記第３ピニオンギアが前記第２サンギアを中心に公転できるように前記第２ピニオンギア及び前記第３ピニオンギアを保持する第２キャリアと、前記第２キャリアの回転を規制できるワンウェイクラッチ装置と、前記第３ピニオンギアと噛み合い、かつ、前記第１キャリアと連結され、かつ、前記第２モータと連結される第２リングギアと、を含み、前記第１モータと前記第２モータとは、回転力の大きさが等しく、かつ回転力の向きが反対になる第１変速状態と、回転力の大きさ及び回転力の向きが等しくなる第２変速状態とを切り替えて運転でき、前記ワンウェイクラッチ装置が、前記第１変速状態で係合し、前記第２変速状態で非係合となるインホイールモータにより駆動され、前記前輪を駆動する前記インホイールモータにおける前記ワンウェイクラッチ装置が規制できる前記第２キャリアの回転方向と、前記前輪と同じ側にある後輪を駆動する前記インホイールモータにおける前記ワンウェイクラッチ装置が規制できる前記第２キャリアの回転方向とが、逆方向であることを特徴とする電動車両である。
【００２２】
上記構成により、この電動車両の前輪及び後輪をそれぞれ駆動するインホイールモータは、第１変速状態及び第２変速状態の２つの変速状態を実現できる。第１変速状態では、第１モータ及び第２モータが作動し、かつワンウェイクラッチ装置は係合状態である。第１変速状態で、このインホイールモータは、第１キャリアから第２リングギアに回転力の一部が戻り、さらに第２リングギアに伝わった回転力が第２サンギアを介して第１サンギアに伝わる。すなわち、このインホイールモータは、回転力が循環する。このような構造により、このインホイールモータは、より大きな変速比を実現できる。すなわち、このインホイールモータは、第１変速状態の時に、第１モータが出力する回転力よりも大きな回転力をホイールに伝達できる。
【００２３】
第２変速状態では、第１モータ及び第２モータは作動し、かつワンウェイクラッチ装置は非係合状態である。このインホイールモータは、第２変速状態の際、第２モータの角速度が変化することで、変速比を連続的に変更できる。このようにすることで、このインホイールモータは、第１モータの角速度と、出力軸となる第２リングギアの角速度との差を低減できるので、摩擦損失を低減でき、結果としてエネルギーの損失を低減できる。
【００２４】
また、この電動車両を駆動するインホイールモータは、第１変速状態において、第１モータ及び第２モータの両方が作動するので、第１モータ及び第２モータの両方を有効に利用できる。また、このインホイールモータは、第１変速状態においては、第１モータ及び第２モータの両方から動力を得ることができるので、必要な動力を得るにあたり、モータ１個あたりの出力を小さくすることができる。このため、無闇に出力が大きいモータを用いる必要はなく、また、モータ効率がよい領域で第１モータ及び第２モータを作動させやすくなる。その結果、このインホイールモータはエネルギーの損失を低減できる。したがって、このインホイールモータにより駆動される電動車両は、エネルギーの損失を低減できる。
【００２５】
また、この電動車両は、前記前輪を駆動する前記インホイールモータにおける前記ワンウェイクラッチ装置が規制できる前記第２キャリアの回転方向と、前記前輪と同じ側にある後輪を駆動する前記インホイールモータにおける前記ワンウェイクラッチ装置が規制できる前記第２キャリアの回転方向とが、逆方向である。これにより、電動車両が前進する場合の最大駆動トルクと後進する場合の最大駆動トルクの比を、段間差以外に設定することができる。その結果、インホイールモータを大型にすることなく、前進側及び後進側の駆動トルクを適切に設定することができる。
【００２６】
また、本発明において、前進加速する場合の、前記後輪を駆動する前記インホイールモータにおける前記第２キャリアの回転方向を、前記後輪を駆動する前記インホイールモータにおける前記ワンウェイクラッチ装置が規制できることが好ましい。これにより、前進発進時の駆動力が車輪に伝わりやすくなり、電動車両が減速時に効率よく回生することができる。
【００２７】
本発明において、前記前輪を駆動する前記インホイールモータは、前輪と後輪とで異なる駆動トルクのインホイールモータを用いる場合、前記後輪を駆動する前記インホイールモータよりも駆動トルクが小さいことが好ましい。これにより、前輪に小さな駆動トルクを有するインホイールモータを配置することによって、前輪にリンク機構を配置することが容易となる。
【００２８】
本発明において、前記第１リングギアと連結される第３サンギアと、前記第３サンギアと噛み合う第４ピニオンギアと、前記第４ピニオンギアが自転できるように、かつ、前記第４ピニオンギアが前記第３サンギアを中心に公転できるように前記第４ピニオンギアを保持するとともに、電動車両の車輪と連結される第３キャリアと、前記第４ピニオンギアと噛み合い、かつ、静止系に固定される第３リングギアと、を含むことが好ましい。このようにすれば、第３サンギアと、第４ピニオンギアと、第３キャリアと、第３リングギアと、を含む減速機構により第１モータ及び第２モータの回転力を増幅することができるので、第１モータ及び第２モータに要求される回転力を低減できる。その結果、第１モータ及び第２モータの小型化及び軽量化をすることができるので、このインホイールモータを小型化及び軽量化することができ、電動車両を小型化及び軽量化することができる。
【００２９】
本発明において、前記第２サンギア、前記第２ピニオンギア、前記第３ピニオンギア、前記第２キャリア及び前記第２リングギアを有するダブルピニオン遊星歯車の減速比をα、前記第１サンギア、前記第１ピニオンギア、前記第１キャリア及び前記第１リングギアを有するシングルピニオン遊星歯車装置の減速比をβとしたとき、１．９０≦α≦２．１０かつ２．８０≦β≦３．２０であることが好ましい。このようにすれば、第１変速状態と第２変速状態の段間比２を実現できるので、必要な動力性能が確保された電動車両を提供できる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明は、インホイールモータを大型にすることなく、前進側及び後進側の駆動トルクが適切に設定された電動車両を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、本実施形態に係る電動車両の模式図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る電動車両駆動装置の構成を示す図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る電動車両駆動装置が第１変速状態にある場合に、回転力が伝わる経路を示す説明図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る電動車両駆動装置が第２変速状態にある場合に、回転力が伝わる経路を示す説明図である。
【図５−１】図５−１は、本実施形態に係るワンウェイクラッチ装置を示す説明図である。
【図５−２】図５−２は、本実施形態に係るワンウェイクラッチ装置を示す説明図である。
【図６】図６は、本実施形態のワンウェイクラッチ装置のカムを拡大して示す説明図である。
【図７】図７は、本実施形態に係る電動車両駆動装置の内部構造を示す図である。
【図８】図８は、車両を走行させるモータに要求される回転力（トルク）と角速度（回転速度）との関係を示す図である。
【図９】図９は、本実施形態に係る電動車両駆動装置の変形例の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【００３３】
図１は、本実施形態に係る電動車両の模式図である。電動車両１００は、４輪駆動の車両であり、４輪それぞれのホイールに、インホイールモータである電動車両駆動装置が取り付けられている。電動車両１００の前進方向に近い側の車輪を前輪といい、遠い側の車輪を後輪という。電動車両１００の前進方向とは、電動車両１００の運転席から操舵輪に向かう方向である。電動車両が６輪である場合は、電動車両の重心を境として、前進方向に近い側の車輪を前輪といい、遠い側の車輪を後輪という。また、電動車両１００の前進方向に向かって右側を右といい、左側を左という。
【００３４】
前輪のホイールＨｗＦＲ、ＨｗＦＬにはそれぞれ電動車両駆動装置１０ＦＲ、１０ＦＬが、後輪のホイールＨｗＲＲ、ＨｗＲＬにはそれぞれ電動車両駆動装置１０ＲＲ、１０ＲＬが取り付けられている。電動車両駆動装置１０ＦＲと電動車両駆動装置１０ＲＲとは、電動車両１００の前進方向に向かって同じ右側に配置されている。また電動車両駆動装置１０ＦＬと電動車両駆動装置１０ＲＬとは、電動車両１００の前進方向に向かって同じ左側に配置されている。電動車両駆動装置１０ＦＲと電動車両駆動装置１０ＦＬとは、また電動車両駆動装置１０ＲＲと電動車両駆動装置１０ＲＬとは、左右が反転した構成である。また、電動車両駆動装置１０ＦＲと電動車両駆動装置１０ＲＲとは、また電動車両駆動装置１０ＦＬと電動車両駆動装置１０ＲＬとは、後で説明する、加速の場合において第１変速状態が可能である出力軸の回転方向が、逆であることを除いては構成が同じである。しかし、電動車両駆動装置１０ＦＲと電動車両駆動装置１０ＲＲとは、また電動車両駆動装置１０ＦＬと電動車両駆動装置１０ＲＬとは、加速の場合において第１変速状態が可能である出力軸の回転方向が逆の関係であれば、その他の構成が異なっていてもよい。
【００３５】
本実施形態に係る電動車両１００を説明するにあたり、まず電動車両駆動装置１０ＦＲについて説明する。電動車両駆動装置１０ＦＬについては、電動車両駆動装置１０ＦＲを左右反転させた構成であるので、説明を省略する。図２は、本実施形態に係る電動車両駆動装置の構成を示す図である。インホイールモータである電動車両駆動装置１０ＦＲは、ケーシングＧと、第１モータ１１と、第２モータ１２と、変速機構１３と、減速機構４０と、ホイール軸受５０とを含む。ケーシングＧは、第１モータ１１と、第２モータ１２と、変速機構１３と、減速機構４０とを収納する。
【００３６】
第１モータ１１は、第１回転力ＴＡを出力できる。第２モータ１２は、第２回転力ＴＢを出力できる。変速機構１３は、第１モータ１１と連結される。このような構造により、変速機構１３は、第１モータ１１が作動すると、第１モータ１１から第１回転力ＴＡが伝えられる（入力される）。また、変速機構１３は、第２モータ１２と連結される。このような構造により、変速機構１３は、第２モータ１２が作動すると、第２回転力ＴＢが伝えられる（入力される）。ここでいうモータの作動とは、第１モータ１１（第２モータ１２）に電力が供給されて第１モータ１１（第２モータ１２）の入出力軸が回転することをいう。
【００３７】
変速機構１３は、減速比（変速機構１３への入力回転速度ωｉと出力回転速度ωｏとの比ωｉ／ωｏ）を変更できる。変速機構１３は、第１遊星歯車機構２０と、第２遊星歯車機構３０と、ワンウェイクラッチ装置６０とを含む。第１遊星歯車機構２０は、シングルピニオン式の遊星歯車機構である。第１遊星歯車機構２０は、第１サンギア２１と、第１ピニオンギア２２と、第１キャリア２３と、第１リングギア２４とを含む。第２遊星歯車機構３０は、ダブルピニオン式の遊星歯車機構である。第２遊星歯車機構３０は、第２サンギア３１と、第２ピニオンギア３２ａと、第３ピニオンギア３２ｂと、第２キャリア３３と、第２リングギア３４とを含む。
【００３８】
第１サンギア２１は、回転軸Ｒａを中心に回転（自転）できるようにケーシングＧ内に支持される。第１サンギア２１は、第１モータ１１と連結される。このような構造により、第１サンギア２１は、第１モータ１１が作動すると、第１回転力ＴＡが伝えられる。そして、第１サンギア２１は、第１モータ１１が作動すると、回転軸Ｒａを中心に回転する。第１ピニオンギア２２は、第１サンギア２１と噛み合う。第１キャリア２３は、第１ピニオンギア２２が第１ピニオン回転軸Ｒｐ１を中心に回転（自転）できるように第１ピニオンギア２２を保持する。第１ピニオン回転軸Ｒｐ１は、例えば、回転軸Ｒａと平行である。
【００３９】
第１キャリア２３は、回転軸Ｒａを中心に回転（自転）できるようにケーシングＧ内に支持される。このような構造により、第１キャリア２３は、第１ピニオンギア２２が第１サンギア２１を中心に、すなわち回転軸Ｒａを中心に公転できるように第１ピニオンギア２２を保持する。第１リングギア２４は、回転軸Ｒａを中心に回転（自転）できる。第１リングギア２４は、第１ピニオンギア２２と噛み合う。また、第１リングギア２４は、第２モータ１２と連結される。このような構造により、第１リングギア２４は、第２モータ１２が作動すると第２回転力ＴＢが伝えられる。そして、第１リングギア２４は、第２モータ１２が作動すると、回転軸Ｒａを中心に回転（自転）する。
【００４０】
ワンウェイクラッチ装置６０は、ケーシングＧと第１キャリア２３との間に配置される。ワンウェイクラッチ装置６０は、第１キャリア２３の回転を規制できる。具体的には、ワンウェイクラッチ装置６０は、回転軸Ｒａを中心とした第１キャリア２３の回転を規制（制動）する場合と、前記回転を許容する場合とを切り替えできる。以下、ワンウェイクラッチ装置６０は、前記回転を規制（制動）する状態を係合状態といい、前記回転を許容する状態を非係合状態という。ワンウェイクラッチ装置６０の詳細については後述する。
【００４１】
このように、第１キャリア２３は、ワンウェイクラッチ装置６０によってケーシングＧと係合と分離とが可能となっている。すなわち、ワンウェイクラッチ装置６０は、ケーシングＧに対して第１キャリア２３を回転自在としたり、ケーシングＧに対して第１キャリア２３を回転不能にしたりすることができる。
【００４２】
第２サンギア３１は、回転軸Ｒａを中心に回転（自転）できるようにケーシングＧ内に支持される。第２サンギア３１は、第１サンギア２１を介して第１モータ１１と連結される。具体的には、第１サンギア２１と第２サンギア３１とは、それぞれが同軸（回転軸Ｒａ）で回転できるようにサンギアシャフト１４に一体で形成される。そして、サンギアシャフト１４は、第１モータ１１と連結される。このような構造により、第２サンギア３１は、第１モータ１１が作動すると、回転軸Ｒａを中心に回転する。
【００４３】
第２ピニオンギア３２ａは、第２サンギア３１と噛み合う。第３ピニオンギア３２ｂは、第２ピニオンギア３２ａと噛み合う。第２キャリア３３は、第２ピニオンギア３２ａが第２ピニオン回転軸Ｒｐ２を中心に回転（自転）できるように第２ピニオンギア３２ａを保持する。また、第２キャリア３３は、第３ピニオンギア３２ｂが第３ピニオン回転軸Ｒｐ３を中心に回転（自転）できるように第３ピニオンギア３２ｂを保持する。第２ピニオン回転軸Ｒｐ２及び第３ピニオン回転軸Ｒｐ３は、例えば、回転軸Ｒａと平行である。
【００４４】
第２キャリア３３は、回転軸Ｒａを中心に回転（自転）できるようにケーシングＧ内に支持される。このような構造により、第２キャリア３３は、第２ピニオンギア３２ａ及び第３ピニオンギア３２ｂが第２サンギア３１を中心に、すなわち回転軸Ｒａを中心に公転できるように第２ピニオンギア３２ａ及び第３ピニオンギア３２ｂを保持することになる。また、第２キャリア３３は、第１リングギア２４と連結される。このような構造により、第２キャリア３３は、第１リングギア２４が回転（自転）すると、回転軸Ｒａを中心に回転（自転）する。第２リングギア３４は、回転軸Ｒａを中心に回転（自転）できる。第２リングギア３４は、第３ピニオンギア３２ｂと噛み合う。また、第２リングギア３４は、変速機構１３の入出力軸（変速機構入出力軸）１５と連結される。このような構造により、第２リングギア３４が回転（自転）すると、変速機構入出力軸１５は回転する。
【００４５】
減速機構４０は、変速機構１３と電動車両１００の車輪ＨＦＲとの間に配置される。そして、減速機構４０は、変速機構入出力軸１５の回転速度を減速して、入出力軸（減速機構入出力軸）１６へ出力する。減速機構入出力軸１６は、電動車両１００の車輪ＨＦＲに連結されており、減速機構４０と車輪ＨＦＲとの間で動力を伝達する。このような構造により、第１モータ１１と第２モータ１２との少なくとも一方が発生した動力は、変速機構１３と減速機構４０とを介して車輪ＨＦＲへ伝達されてこれを駆動する。また、車輪ＨＦＲからの入力は、減速機構４０と変速機構１３とを介して第１モータ１１と第２モータ１２との少なくとも一方に伝達される。この場合、第１モータ１１と第２モータ１２との少なくとも一方は、車輪ＨＦＲに駆動されて電力を発生することができる（回生）。
【００４６】
減速機構４０は、第３サンギア４１と、第４ピニオンギア４２と、第３キャリア４３と、第３リングギア４４とを含む。第３サンギア４１は、変速機構入出力軸１５が取り付けられている。このような構造により、第３サンギア４１と変速機構１３の第２リングギア３４とが変速機構入出力軸１５を介して連結される。第４ピニオンギア４２は、第３サンギア４１と噛み合っている。第３キャリア４３は、第４ピニオンギア４２が第４ピニオン回転軸Ｒｐ４を中心として自転できるように、かつ、第４ピニオンギア４２が第３サンギア４１を中心に公転できるように第４ピニオンギア４２を保持する。第３リングギア４４は、第４ピニオンギア４２と噛み合い、かつ、静止系（本実施形態ではケーシングＧ）に固定される。第３キャリア４３は、減速機構入出力軸１６を介して車輪ＨＦＲに連結されている。また、第３キャリア４３は、ホイール軸受５０によって回転可能に支持される。
【００４７】
電動車両駆動装置１０ＦＲは、変速機構１３と車輪ＨＦＲとの間に減速機構４０を介在させて、変速機構１３の変速機構入出力軸１５の回転速度を減速して車輪ＨＦＲを駆動する。このため、第１モータ１１及び第２モータ１２は、最大回転力が小さいものでも電動車両１００に必要な駆動力を得ることができる。その結果、第１モータ１１及び第２モータ１２の駆動電流が小さくて済むとともに、これらを小型化及び軽量化することができる。そして、電動車両駆動装置１０ＦＲの製造コスト低減及び軽量化を実現できる。
【００４８】
制御装置１は、電動車両駆動装置１０ＦＲの動作を制御する。より具体的には、制御装置１は、第１モータ１１及び第２モータ１２の回転速度、回転方向及び出力を制御する。制御装置１は、例えば、マイクロコンピュータである。次に、電動車両駆動装置１０ＦＲにおける回転力の伝達経路について説明する。
【００４９】
図３は、本実施形態に係る電動車両駆動装置が第１変速状態にある場合に、回転力が伝わる経路を示す説明図である。電動車両駆動装置１０ＦＲは、第１変速状態と第２変速状態との２つの変速状態を実現できる。まずは、第１変速状態を電動車両駆動装置１０ＦＲが実現する場合を説明する。
【００５０】
第１変速状態は、いわゆるローギア状態の状態であり、減速比を大きくとることができる。すなわち、変速機構入出力軸１５のトルクを大きくすることができる。第１変速状態は、主に、電動車両１００が走行時に大きな駆動力を必要とする場合、例えば、発進するとき又は登坂時（坂道を登る時）等に用いられる。第１変速状態では、第１モータ１１と第２モータ１２とはともに動作するが、発生するトルクの大きさが等しく、かつトルクの向きが反対になる。第１モータ１１の動力は、第１サンギア２１に入力され、第２モータ１２の動力は、第１リングギア２４に入力される。第１変速状態において、ワンウェイクラッチ装置６０は係合状態である。すなわち、第１変速状態において、第１キャリア２３は、ケーシングＧに対して回転できない状態となる。
【００５１】
第１変速状態の時に、第１モータ１１が出力する回転力を第１回転力Ｔ１とし、第２モータ１２が出力する回転力を第２回転力Ｔ５とする。図１に示す第１回転力Ｔ１、循環回転力Ｔ３、合成回転力Ｔ２、第１分配回転力Ｔ６及び第２分配回転力Ｔ４の各回転力は、各部位に作用するトルクを示し、単位はＮｍである。
【００５２】
第１モータ１１から出力された第１回転力Ｔ１は、第１サンギア２１に入力される。そして、第１回転力Ｔ１は、第１サンギア２１で循環回転力Ｔ３と合流して、合成回転力Ｔ２となる。合成回転力Ｔ２は、第１サンギア２１から出力される。循環回転力Ｔ３は、第１リングギア２４から第１サンギア２１に伝えられた回転力である。循環回転力Ｔ３の詳細については後述する。
【００５３】
第１サンギア２１と第２サンギア３１とは、サンギアシャフト１４で連結されている。このため、第１変速状態において、第１回転力Ｔ１と循環回転力Ｔ３とが合成され、第１サンギア２１から出力された合成回転力Ｔ２は、サンギアシャフト１４を介して第２サンギア３１に伝えられる。合成回転力Ｔ２は、第２遊星歯車機構３０によって増幅される。また、合成回転力Ｔ２は、第２遊星歯車機構３０によって第１分配回転力Ｔ６と第２分配回転力Ｔ４とに分配される。第１分配回転力Ｔ６は、合成回転力Ｔ２が第２リングギア３４に分配されて増幅された回転力であり、変速機構入出力軸１５から出力される。第２分配回転力Ｔ４は、合成回転力Ｔ２が第２キャリア３３に分配されて増幅された回転力である。
【００５４】
第１分配回転力Ｔ６は、変速機構入出力軸１５から減速機構４０に出力される。そして、第１分配回転力Ｔ６は、減速機構４０で増幅されて、図１に示す減速機構入出力軸１６を介して車輪ＨＦＲに出力されて、これを駆動する。その結果、電動車両１００は走行する。
【００５５】
第２キャリア３３と第１リングギア２４とが一体で回転しているため、第２キャリア３３に分配された第２分配回転力Ｔ４は、第１リングギア２４の循環回転力となる。そして、第２分配回転力Ｔ４は、第１リングギア２４で、第２モータ１２の第２回転力Ｔ５と合成されて、第１遊星歯車機構２０に向かう。第２回転力Ｔ５、すなわち、第２モータ１２の回転力の向きは、第１モータ１１の回転力の向きとは反対である。
【００５６】
第１遊星歯車機構２０に戻ってきた第１リングギア２４における第２分配回転力Ｔ４及び第２回転力Ｔ５は、第１遊星歯車機構２０によってその大きさが減少されるとともに、力の向きを逆転させられて、第１サンギア２１における循環回転力Ｔ３となる。このようにして、第１遊星歯車機構２０と第２遊星歯車機構３０との間で動力（回転力）の循環が発生するので、変速機構１３は、減速比を大きくすることができる。すなわち、電動車両駆動装置１０は、第１変速状態のときに、大きなトルクを発生することができる。次に、合成回転力Ｔ２、循環回転力Ｔ３、第２分配回転力Ｔ４及び第１分配回転力Ｔ６の値の一例を説明する。
【００５７】
第２サンギア３１の歯数をＺ１とし、第２リングギア３４の歯数をＺ４とし、第１サンギア２１の歯数をＺ５とし、第１リングギア２４の歯数をＺ７とする。式（１）から式（４）に、電動車両駆動装置１０の各部に作用する回転力（図２に示す合成回転力Ｔ２、循環回転力Ｔ３、第２分配回転力Ｔ４及び第１分配回転力Ｔ６）示す。なお、下記の式（１）〜式（４）で負の値となるものは、第１回転力Ｔ１とは逆方向の回転力である。
【００５８】
【数１】
【数２】
【数３】
【数４】
【００５９】
一例として、歯数Ｚ１を４７、歯数Ｚ４を９７、歯数Ｚ５を２４、歯数Ｚ７を７６とする。また、第１回転力Ｔ１を５０Ｎｍとし、第２回転力Ｔ５を５０Ｎｍとする。すると、合成回転力Ｔ２は９９．１Ｎｍ、循環回転力Ｔ３は４９．１Ｎｍ、第２分配回転力Ｔ４は−１０５．４Ｎｍ、第１分配回転力Ｔ６は２０４．５Ｎｍとなる。このように、電動車両駆動装置１０は、一例として第１モータ１１が出力する第１回転力Ｔ１を約４倍に増幅して車輪ＨＦＲに出力できる。次に、第２変速状態を電動車両駆動装置１０ＦＲが実現する場合を説明する。
【００６０】
図４は、本実施形態に係る電動車両駆動装置が第２変速状態にある場合に、回転力が伝わる経路を示す説明図である。第２変速状態は、いわゆるハイギア状態の状態であり、減速比を小さくとることができる。すなわち、変速機構入出力軸１５のトルクは小さくなるが、変速機構１３の摩擦損失を小さくすることができる。第２変速状態では、第１モータ１１と第２モータ１２とはともに動作する。そして、第１モータ１１及び第２モータ１２が発生するトルクの大きさとトルクの向きとは等しくなる。第２変速状態のときに、第１モータ１１が出力する回転力を第１回転力Ｔ７とし、第２モータ１２が出力する回転力を第２回転力Ｔ８とする。
【００６１】
第２変速状態において、第１モータ１１の動力は、第１サンギア２１に入力され、第２モータ１２の動力は、第１リングギア２４に入力される。第２変速状態において、ワンウェイクラッチ装置６０は非係合状態である。すなわち、第２変速状態において、第１ピニオンギア２２は、ケーシングＧに対して回転できる状態となる。その結果、第２変速状態では、第１遊星歯車機構２０と第２遊星歯車機構３０との間における回転力の循環が遮断される。また、第２変速状態では、第１キャリア２３が自由に公転（回転）できるため、第１サンギア２１と第１リングギア２４とは相対的に自由に回転（自転）できる。なお、図４に示す合成回転力Ｔ９は、変速機構入出力軸１５から出力されて減速機構４０に伝えられるトルクを示し、単位はＮｍである。
【００６２】
第２変速状態では、第１回転力Ｔ７と第２回転力Ｔ８との比は、第２サンギア３１の歯数Ｚ１と第２リングギア３４の歯数Ｚ４との比で定まる。第１回転力Ｔ７は、第２キャリア３３で第２回転力Ｔ８と合流する。その結果、第２リングギア３４に合成回転力Ｔ９が伝わる。第１回転力Ｔ７と、第２回転力Ｔ８と、合成回転力Ｔ９とは、下記の式（５）を満たす。
【００６３】
【数５】
【００６４】
変速機構入出力軸１５の角速度（回転速度）は、第１モータ１１によって駆動される第２サンギア３１の角速度と、第２モータ１２によって駆動される第２キャリア３３の角速度とによって決定される。したがって、変速機構入出力軸１５の角速度を一定としていても、第１モータ１１の角速度と第２モータ１２の角速度との組合せを変化させることができる。
【００６５】
このように、変速機構入出力軸１５の角速度と第１モータ１１の角速度と第２モータ１２の角速度との組合せは一意に決定されないので、上述した第１変速状態から第２変速状態へ、あるいは第２変速状態から第１変速状態へ連続して移行させることができる。したがって、制御装置１は、第１モータ１１の角速度と第２モータ１２の角速度と回転力とを連続して滑らかに制御すると、第１変速状態と第２変速状態との間で変速機構１３の状態が変化した場合でも、いわゆる変速ショックを小さくすることができる。
【００６６】
第２変速状態において、変速機構１３は、第１サンギア２１と第１リングギア２４とは、互いに同方向に回転（自転）するため、第２サンギア３１と第２キャリア３３とも、互いに同方向に回転（自転）する。第２サンギア３１の角速度を一定とした場合、第２キャリア３３の角速度が速くなるほど、第２リングギア３４の角速度は速くなる。また、第２キャリア３３の角速度が遅くなるほど、第２リングギア３４の角速度は遅くなる。このように、第２リングギア３４の角速度は、第２サンギア３１の角速度と、第２キャリア３３の角速度とによって連続的に変化する。すなわち、電動車両駆動装置１０ＦＲは、第２モータ１２が出力する第２回転力Ｔ８の角速度が変化することで、変速比を連続的に変更できる。
【００６７】
また、電動車両駆動装置１０ＦＲは、第２リングギア３４の角速度を一定にしようとする際に、第１モータ１１が出力する第１回転力Ｔ７の角速度と、第２モータ１２が出力する第２回転力Ｔ８の角速度との組合せを複数有する。すなわち、第２モータ１２が出力する第２回転力Ｔ８の角速度が変化することで、第１モータ１１が出力する第１回転力Ｔ７の角速度が変化しても、第２リングギア３４の角速度を一定に維持できる。このため、電動車両駆動装置１０ＦＲは、第１変速状態から第２変速状態に切り替わる際に、第２リングギア３４の角速度の変化量を低減できる。結果として、電動車両駆動装置１０ＦＲは、変速ショックを低減できる。
【００６８】
次に、第２モータ１２が出力する第２回転力Ｔ８について説明する。第２モータ１２は、式（６）を満たす第２回転力Ｔ８以上の回転力を出力する必要がある。なお、式（６）中の、１−（Ｚ４／Ｚ１）は、第２サンギア３１と第２リングギア３４との間の回転力比を示す。
【００６９】
【数６】
【００７０】
したがって、第１モータ１１が任意に回転する際に第２リングギア３４の回転力及び角速度を調節するためには、第１回転力ＴＡと、第２回転力ＴＢと、歯数Ｚ１と、歯数Ｚ４とは、下記の式（７）を満たせばよい。なお、第１回転力ＴＡは第１モータ１１の任意の角速度での回転力であり、第２回転力ＴＢは第２モータ１２の任意の角速度での回転力である。
【００７１】
【数７】
【００７２】
次に、ワンウェイクラッチ装置６０について説明する。いわゆるワンウェイクラッチ装置は、第１方向の回転力のみを伝達し、第１方向とは逆方向である第２方向の回転力を伝達しない。すなわち、ワンウェイクラッチ装置６０は、図１から図３に示す第１キャリア２３が第１方向に回転しようとする際に係合状態となり、第１キャリア２３が第２方向に回転しようとする際に非係合状態となる。ワンウェイクラッチ装置６０は、例えば、カムクラッチ装置又はローラクラッチ装置である。以下において、ワンウェイクラッチ装置６０はカムクラッチ装置であるものとして、ワンウェイクラッチ装置６０の構成を説明する。
【００７３】
図５−１は、本実施形態のワンウェイクラッチ装置６０を示す説明図である。図６は、本実施形態のワンウェイクラッチ装置６０のカムを拡大して示す説明図である。図５に示すように、ワンウェイクラッチ装置６０は、第２部材としての内輪６１と、第１部材としての外輪６２と、係合部材としてのカム６３とを含む。なお、内輪６１が第１部材として機能し、外輪６２が第２部材として機能してもよい。内輪６１及び外輪６２は、筒状部材である。内輪６１は、外輪６２の内側に配置される。内輪６１と外輪６２とのうちの一方は、第１キャリア２３に連結され、他方はケーシングＧに連結される。本実施形態では、内輪６１は第１キャリア２３に連結され、外輪６２はケーシングＧに連結される。カム６３は、略円柱状の棒状部材である。ただし、棒状部材の中心軸に直交する仮想平面で切ったカム６３の断面形状は、真円ではなく歪な形状である。カム６３は、内輪６１の外周部と外輪６２の内周部との間に、内輪６１及び外輪６２の周方向に沿って複数設けられる。
【００７４】
図６に示すように、ワンウェイクラッチ装置６０は、ワイヤゲージ６４と、ガータスプリング６５とを含む。ワイヤゲージ６４は、弾性部材である。ワイヤゲージ６４は、複数のカム６３が分散しないようにまとめる。ガータスプリング６５は、カム６３が内輪６１及び外輪６２に常に接触するようにカム６３に力を与える。これにより、内輪６１又は外輪６２に回転力が作用した際に、カム６３は迅速に内輪６１及び外輪６２と噛み合うことができる。よって、ワンウェイクラッチ装置６０は、非係合状態から係合状態に切り替わる際に要する時間を低減できる。なお、非係合状態では、内輪６１と外輪６２との間で力は伝達されていない。また、係合状態では、内輪６１と外輪６２との間で力は伝達されている。
【００７５】
ワンウェイクラッチ装置６０は、内輪６１に第１方向の回転力が作用すると、カム６３が内輪６１及び外輪６２と噛み合う。これにより、内輪６１と外輪６２との間で回転力が伝達され、第１キャリア２３は、ケーシングＧから反力を受ける。その結果、ワンウェイクラッチ装置６０は、第１キャリア２３の回転を規制できる。また、ワンウェイクラッチ装置６０は、内輪６１に第２方向の回転力が作用すると、カム６３が内輪６１及び外輪６２と噛み合わない。これにより、内輪６１と外輪６２との間で回転力が伝達されず、第１キャリア２３は、ケーシングＧから反力を受けない。このため、ワンウェイクラッチ装置６０は、第１キャリア２３の回転を規制しない。このようにして、ワンウェイクラッチ装置６０は、一方向のみの回転を規制するワンウェイクラッチ装置としての機能を実現する。
【００７６】
本実施形態の場合、ワンウェイクラッチ装置６０は、第１変速状態、すなわち第１モータ１１及び第２モータ１２が作動している状態であって、前輪である車輪ＨＦＲを後退させるように第１モータ１１が回転力を出力する場合、図２に示す第１キャリア２３が回転（自転）する方向に内輪６１が回転すると係合状態となる。すなわち、上述の第１方向は、前輪である車輪ＨＦＲを後退させるように第１モータ１１が回転力を出力し、かつ、第２モータ１２が作動していない際に第２部材としての内輪６１が回転する方向である。この状態で、第２モータ１２が第１モータ１１の回転方向とは反対方向に回転して、第１モータ１１の回転力とは反対向きの回転力を出力している場合に、変速機構１３は、第１変速状態となる。ワンウェイクラッチ装置６０は、電動車両１００が後退加速する場合の、前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲにおける第１キャリア２３の回転方向を規制しているといえる。
【００７７】
また、前輪である車輪ＨＦＲを後退させるように第１モータ１１が回転力を出力している状態で、第２モータ１２が作動して、第１モータ１１の回転方向と同じ方向に回転して、第１モータ１１の回転力と同じ向きの回転力を出力している場合に、第２キャリア３３の回転方向は逆転する。その結果、ワンウェイクラッチ装置６０は、第２変速状態の場合、すなわち第１モータ１１及び第２モータ１２が作動して同じ方向に回転力を出力し、かつ、前輪である車輪ＨＦＲを前進させるように第１モータ１１及び第２モータ１２が回転力を出力する場合に非係合状態となる。このように、ワンウェイクラッチ装置６０は、第１モータ１１の回転力の方向と第２モータ１２の回転力の方向とによって、受動的に係合状態と非係合状態とを切り替えできる。すなわち、電動車両１００が加速する場合、第１キャリア２３の回転方向は、第１モータ１１及び第２モータ１２の回転方向と、電動車両駆動装置１０ＦＲが駆動することにより路面から生じる反力とによって決まる。第１変速状態にすることができるのは、第１モータ１１が、電動車両１００を後退させるような方向に回転する場合であり、第１モータ１１が電動車両１００を前進させるような方向に回転する場合は、電動車両駆動装置１０ＦＲは、常に第２変速状態をとる。すなわち、電動車両１００が加速する場合、電動車両駆動装置１０ＦＲの減速機構入出力軸１６は、変速可能な回転方向が、電動車両１００を後退させるような方向に決まっている。
【００７８】
ワンウェイクラッチ装置６０は、ローラクラッチ装置でもよい。ただし、カムクラッチ装置は、回転力（トルク）容量がローラクラッチ装置よりも大きい。すなわち、カムクラッチ装置は、内輪６１と外輪６２との間で伝達できる力の大きさがローラクラッチ装置よりも大きい。このため、ワンウェイクラッチ装置６０は、カムクラッチ装置である方が、より大きな回転力を伝達できる。さらに、ワンウェイクラッチ装置６０は、カムクラッチ装置である方が、カム６３が内輪６１及び外輪６２から分離する際の空転摩擦をローラクラッチ装置よりも小さくすることができる。このため。電動車両駆動装置１０ＦＲ全体の摩擦損失を低減し、効率を向上させることができる。第１変速状態と第２変速状態とは、制御装置１が第１モータ１１及び第２モータ１２の回転力と回転方向とを制御することにより切り替えられる。
【００７９】
ワンウェイクラッチ装置６０は、スプラグ式ワンウェイクラッチ装置であってもよい。スプラグ式ワンウェイクラッチは、摩擦係合部材としてスプラグが用いられているので、円に類似した底面を持つカムの数よりも多数のスプラグをワンウェイクラッチ装置６０に配置することができる。その結果、ワンウェイクラッチ装置６０と同一の取付寸法を持つカムクラッチ装置のトルク容量よりも、ワンウェイクラッチ装置６０のトルク容量を大きくすることができる。のトルク容量を大きくすることができるので、車輪ＨＦＲに出力される第１分配回転力Ｔ６の最大値を大きくすることができる。
【００８０】
また、ワンウェイクラッチ装置６０は、シリンダ内のピストンを作動流体によって移動させることで２つの回転部材を係合させたり、電磁アクチュエータによって２つの回転部材を係合させたりする方式のクラッチ装置と比較して、ピストンを移動させるための機構を必要とせず、電磁アクチュエータを作動させるための電力も必要としない。ワンウェイクラッチ装置６０は、内輪６１又は外輪６２（本実施形態では内輪６１）に作用する回転力の方向が切り替えられることで、係合状態と非係合状態とを切り替えできる。よって、ワンウェイクラッチ装置６０は、ワンウェイクラッチ装置ではない場合と比較して、部品点数を低減でき、かつ、自身（ワンウェイクラッチ装置６０）を小型化できる。
【００８１】
本実施形態では、電動車両駆動装置１０ＦＲが、変速機構１３と減速機構４０とを介して、第１モータ１１及び第２モータ１２の動力を車輪ＨＦＲに伝達してこれを駆動する例を説明した。しかし、電動車両駆動装置１０ＦＲは、減速機構４０を備えていなくてもよい。この場合、変速機構１３の第２リングギア３４を変速機構１３の出力部とし、第２リングギア３４と車輪ＨＦＲとを連結して車輪ＨＦＲを駆動する。次に、電動車両駆動装置１０ＦＲの構造の一例を説明する。
【００８２】
図７は、本実施形態に係る電動車両駆動装置の内部構造を示す図である。次の説明において、上述した構成要素については重複する説明は省略し、図中において同一の符号で示す。図７に示すように、ケーシングＧは、第１ケーシングＧ１と、第２ケーシングＧ２と、第３ケーシングＧ３と、第４ケーシングＧ４とを含む。第１ケーシングＧ１と、第２ケーシングＧ２と、第４ケーシングＧ４とは、筒状の部材である。第２ケーシングＧ２は、第１ケーシングＧ１よりも車輪ＨＦＲ側に設けられる。第１ケーシングＧ１と第２ケーシングＧ２とは、例えば複数のボルトで締結される。
【００８３】
第３ケーシングＧ３は、第１ケーシングＧ１の２つの開口端のうち第２ケーシングＧ２とは反対側の開口端、すなわち、第１ケーシングＧ１の電動車両の車体側の開口端に設けられる。第１ケーシングＧ１と第３ケーシングＧ３とは、例えば複数のボルト５２で締結される。このようにすることで、第３ケーシングＧ３は、第１ケーシングＧ１の開口を塞ぐ。第４ケーシングＧ４は、第１ケーシングＧ１の内部に設けられる。第１ケーシングＧ１と第４ケーシングＧ４とは、例えば複数のボルトで締結される。
【００８４】
図７に示すように、第１モータ１１は、第１ステータコア１１ａと、第１コイル１１ｂと、第１ロータ１１ｃと、第１磁気パターンリング１１ｄと、第１モータ出力軸１１ｅとを含む。第１ステータコア１１ａは、筒状の部材である。第１ステータコア１１ａは、図７に示すように、第１ケーシングＧ１に嵌め込まれるとともに、第１ケーシングＧ１と第３ケーシングＧ３とに挟み込まれて位置決め（固定）される。第１コイル１１ｂは、第１ステータコア１１ａの複数個所に設けられる。第１コイル１１ｂは、インシュレータを介して第１ステータコア１１ａに巻きつけられる。
【００８５】
第１ロータ１１ｃは、第１ステータコア１１ａの径方向内側に配置される。第１ロータ１１ｃは、第１ロータコア１１ｃ１と、第１マグネット１１ｃ２とを含む。第１ロータコア１１ｃ１は、筒状の部材である。第１マグネット１１ｃ２は、第１ロータコア１１ｃ１の内部又は外周部に複数設けられる。第１モータ出力軸１１ｅは、棒状の部材である。第１モータ出力軸１１ｅは、第１ロータコア１１ｃ１と連結される。第１磁気パターンリング１１ｄは、第１ロータコア１１ｃ１に設けられて、第１ロータコア１１ｃ１と同軸で回転する。第１磁気パターンリング１１ｄは、第１ロータコア１１ｃ１の回転角度を検出する際に用いられる。
【００８６】
第２モータ１２は、第２ステータコア１２ａと、第２コイル１２ｂと、第２ロータ１２ｃと、第２磁気パターンリング１２ｄとを含む。第２ステータコア１２ａは、筒状の部材である。第２ステータコア１２ａは、第１ケーシングＧ１と第２ケーシングＧ２とに挟み込まれて位置決め（固定）される。第２コイル１２ｂは、第２ステータコア１２ａの複数個所に設けられる。第２コイル１２ｂは、インシュレータを介して第２ステータコア１２ａに巻きつけられる。
【００８７】
第２ロータ１２ｃは、第２ステータコア１２ａの径方向内側に設けられる。第２ロータ１２ｃは、ワンウェイクラッチ装置６０とともに、回転軸Ｒａを中心に回転できるように、第４ケーシングＧ４によって支持される。第２ロータ１２ｃは、第２ロータコア１２ｃ１と、第２マグネット１２ｃ２とを含む。第２ロータコア１２ｃ１は、筒状の部材である。第２マグネット１２ｃ２は、第２ロータコア１２ｃ１の内部又は外周部に複数設けられる。第２磁気パターンリング１２ｄは、第２ロータコア１２ｃ１に設けられて、第２ロータコア１２ｃ１と同軸で回転する。第２磁気パターンリング１２ｄは、第２ロータコア１２ｃ１の回転角度を検出する際に用いられる。
【００８８】
図７に示すように、減速機構４０は、例えば複数のボルト５４で第２ケーシングＧ２に締結されて取り付けられる。本実施形態では、減速機構４０が有する第３リングギア４４が第２ケーシングＧ２に取り付けられる。減速機構４０の第３キャリア４３の一端部には、外輪４５が取り付けられている。外輪４５と第３リングギア４４との間には、ホイール軸受５０の転動体が介在している。このような構造により、第３キャリア４３は、第３リングギア４４の外周部に、外輪４５を介して回転可能に支持される。
【００８９】
第３キャリア４３には、車輪ＨＦＲのホイールＨｗＦＲが取り付けられる。ホイールＨｗＦＲは、スタッドボルト５１Ｂとナット５１Ｎとによって、第３キャリア４３の回転軸と直交する面に締結される。ホイールＨｗＦＲにはタイヤＨｔＦＲが取り付けられる。電動車両の車輪ＨＦＲは、ホイールＨｗＦＲとタイヤＨｔＦＲとで構成される。この例において、車輪ＨＦＲは、第３キャリア４３に直接取り付けられている。このため、第３キャリア４３は、図１に示す減速機構入出力軸１６を兼ねている。
【００９０】
懸架装置取付部５３は、第２ケーシングＧ２に設けられる。具体的には、懸架装置取付部５３は、第２ケーシングＧ２のうち、電動車両駆動装置１０ＦＲが電動車両１００の車体に取り付けられた際に鉛直方向上側及び下側となる部分に設けられる。鉛直方向上側の懸架装置取付部５３は、上部ナックル５３Ｎａを含み、鉛直方向下側の懸架装置取付部５３は、下部ナックル５３Ｎｂを含む。上部ナックル５３Ｎａと下部ナックル５３Ｎｂとに、懸架装置のアームが取り付けられて、電動車両駆動装置１０ＦＲは、電動車両１００の車体に支持される。
【００９１】
第１モータ出力軸１１ｅとサンギアシャフト１４とは、第１嵌合部５６Ａで連結される。このような構造により、第１モータ１１とサンギアシャフト１４との間で動力が伝達される。第１嵌合部５６Ａは、例えば、第１モータ出力軸１１ｅの内周面に形成されたスプラインと、サンギアシャフト１４の第１モータ１１側における端部に形成されて、前記スプラインと嵌合するスプラインとで構成される。このような構造により、回転軸Ｒａ方向における第１モータ出力軸１１ｅとサンギアシャフト１４との熱伸び等が吸収される。
【００９２】
変速機構入出力軸１５は、変速機構１３が有する第２リングギア３４と、減速機構４０が有する第３サンギア４１のシャフト（第３サンギアシャフト）４１Ｓとを連結する。このような構造により、変速機構１３の第２遊星歯車機構３０と減速機構４０の第３サンギアシャフト４１Ｓとの間で動力が伝達される。変速機構入出力軸１５と第３サンギアシャフト４１Ｓとは、第２嵌合部５６Ｂで連結される。第２嵌合部５６Ｂは、例えば、変速機構入出力軸１５の内周面に形成されたスプラインと、第３サンギアシャフト４１Ｓの第２モータ１２側における端部に形成されて、前記スプラインと嵌合するスプラインとで構成される。このような構造により、回転軸Ｒａ方向における変速機構入出力軸１５と第３サンギアシャフト４１Ｓとの熱伸び等が吸収される。
【００９３】
上述した構造により、電動車両駆動装置１０ＦＲは、車輪ＨＦＲを保持し、かつ、第１モータ１１及び第２モータ１２から出力された回転力を車輪ＨＦＲに伝達することで、電動車両１００を走行させることができる。なお、本実施形態では、第１モータ１１と、第２モータ１２と、第１サンギア２１と、第１キャリア２３と、第１リングギア２４と、第２サンギア３１と、第２キャリア３３と、第２リングギア３４と、第３サンギア４１と、第３キャリア４３と、第３リングギア４４とがすべて同軸上に配置されているが、電動車両駆動装置１０ＦＲは、必ずしもこれらの構成要素が同軸上に配置されなくてもよい。次に、第１モータ１１及び第２モータ１２の角速度（回転速度）を検出する構造を説明する。
【００９４】
第１磁気パターンリング１１ｄと第２磁気パターンリング１２ｄとは、第１モータ１１と第２モータ１２との間に介在するケーシングＧ１の仕切り壁Ｇ１Ｗを隔てて、互いに対向して配置される。すなわち、第１磁気パターンリング１１ｄと第２磁気パターンリング１２ｄとは、それぞれ仕切り壁Ｇ１Ｗに対向している。第１磁気パターンリング１１ｄ及び第２磁気パターンリング１２ｄは、円環状の薄い金属板の表面に、薄い磁石層が形成されたものである。第１磁気パターンリング１１ｄ及び第２磁気パターンリング１２ｄは、中央部に開口部を有し、開口部を、図６に示すサンギアシャフト１４が貫通する。第１磁気パターンリング１１ｄ及び第２磁気パターンリング１２ｄの磁石層には磁気パターンが着磁されている。このような構造により、第１磁気パターンリング１１ｄ及び第２磁気パターンリング１２ｄは、大径であっても、レゾルバと比較して大幅に軽量化することができる。
【００９５】
磁気検出器（磁気ピックアップセンサ）は、第１磁気パターンリング１１ｄと第２磁気パターンリング１２ｄとに対して１個ずつ用意されて、ケーシングＧの第１ケーシングＧ１の内側に取り付けられる。磁気検出器は、第１ケーシングＧ１の仕切り壁Ｇ１Ｗの両側、かつ仕切り壁Ｇ１Ｗが有する貫通孔の外側に配置される。貫通孔は、図６に示すサンギアシャフト１４が貫通する。このような構造により、それぞれの磁気検出器は、第１磁気パターンリング１１ｄと第２磁気パターンリング１２ｄとに対向して配置される。
【００９６】
それぞれの磁気検出器は、第１磁気パターンリング１１ｄと第２磁気パターンリング１２ｄとの磁束を検出して、第１モータ１１の第１ロータ１１ｃと第２ロータ１２ｃとの絶対角度を算出する。次に、電動車両駆動装置１０ＦＲを電動車両に用いた場合の制御を説明する。
【００９７】
図８は、車両を走行させるモータに要求される回転力（トルク）と角速度（回転速度）との関係を示す図である。一般的に、モータの回転力（トルク）と角速度（回転速度）の関係は、一定の回転力の領域における上限回転速度と最高回転速度との比は、１：２程度である。また、最大の回転力と、最高回転速度における最大の回転力との比は、２：１程度である。これに対して、車両を走行させる場合、図８の実線で示す車両の走行特性曲線Ｃａから、一定の回転力の領域における上限回転速度Ｎ１と最高回転速度Ｎ２との比は１：４程度である。また、車両を走行させる場合、最大の回転力Ｔｑ１と、最高回転速度における最大の回転力Ｔｑ２との比は、４：１程度である。
【００９８】
したがって、モータで車両を走行させる場合、一段目の変速比と二段目の変速比との比率（段間比）が２程度の変速を行うことが好ましい。このようにすることで、モータのＮＴ特性（回転速度と回転力との関係）の全領域で、過不足なく車両の走行特性曲線Ｃａをカバーすることができ、必要最小限の出力を有するモータで、車両に必要な動力性能を確保できる。
【００９９】
図８の点線で示すＮＴ特性曲線ＣＬは、電動車両駆動装置１０ＦＲの第１変速状態（ローギア）であり、一点鎖線で示すＮＴ特性曲線ＣＨは、電動車両駆動装置１０ＦＲの第２変速状態（ハイギア）である。このように、第１変速状態と第２変速状態とを用いることにより、車両の走行特性曲線Ｃａを過不足なくカバーすることができる。二点鎖線で示すＮＴ特性曲線Ｃｂは、変速を行わないで車両の走行特性曲線Ｃａをカバーしようとした場合に必要なＮＴ特性を示している。一般に、モータは、一定の回転力の領域における上限回転速度と最高回転速度との比が１：２程度であるため、一つのモータで走行特性曲線Ｃａをカバーする場合、モータにはＮＴ特性曲線Ｃｂのような特性が要求される。その結果、モータに過剰な性能が必要になり、無駄が多くなるとともにコスト及び質量の増加を招く。
【０１００】
モータの効率に注目すると、モータの効率が高い領域は、最大回転力から最高回転速度に向かって推移する定出力領域（ＮＴ特性曲線ＣＬ又はＮＴ特性曲線ＣＨの曲線部分）の中間部分ＡＬ、ＡＨにある。電動車両駆動装置１０ＦＲは、変速により、この中間部分ＡＬ、ＡＨを積極的に活用して、効率を向上させることができる。変速を行わない場合、ＮＴ特性曲線Ｃｂのようなモータが必要になるが、この場合、走行特性曲線Ｃａにおいて使用頻度の低い領域（例えば、低速で高い回転力が必要な領域又は最高速に近い領域）でモータの効率が最も高くなってしまう。このため、モータを効率よく使用する観点からは、電動車両駆動装置１０ＦＲのように、減速比を変更して用いることが好ましい。
【０１０１】
電動車両駆動装置１０ＦＲで、第１モータ１１と第２モータ１２との両方が動作する場合、変速機構１３の総合減速比ＲＲ＝（α＋β−１）／（α−β−１）である。これは、第１変速状態のみであり、第２変速状態ではＲ＝１である。αは、第２遊星歯車機構３０の遊星比であり、βは、第１遊星歯車機構２０の遊星比である。遊星比は、リングギアの歯数をサンギアの歯数で除した値である。したがって、第２遊星歯車機構３０の遊星比αは、第２リングギア３４の歯数／第２サンギア３１の歯数であり、第１遊星歯車機構２０の遊星比βは、第１リングギア２４の歯数／第１サンギア２１の歯数である。図１に示す電動車両駆動装置１０ＦＲで、段間比２を実現するためには、第２遊星歯車機構３０の遊星比α（＞１）を１．９０以上２．１０以下の範囲とし、第１遊星歯車機構２０の遊星比β（＞１）を２．８０以上３．２０以下の範囲とすることが好ましい。
【０１０２】
電動車両駆動装置１０ＦＲは、電動車両１００のばね下に配置されるので、できる限り軽量であることが好ましい。電動車両駆動装置１０ＦＲを軽量化するために、第１モータ１１及び第２モータ１２の巻き線（第１コイル１１ｂ及び第２コイル１２ｂ）にアルミニウム（アルミニウム合金を含む）を用いる手法がある。アルミニウムの比重は銅の比重の３０％程度なので、第１モータ１１及び第２モータ１２の巻き線を銅からアルミニウムに置き換えると、巻き線の質量を７０％低下させることができる。このため、第１モータ１１、第２モータ１２及び電動車両駆動装置１０ＦＲを軽量化することができる。しかし、アルミニウムの導電率は、一般に巻き線に用いられる銅の導電率の６０％程度であるので、銅線を単にアルミニウム線に置き換えるのみでは、性能低下及び発熱量の増加を招くおそれがある。
【０１０３】
電動車両駆動装置１０ＦＲは、減速機構４０を用いるとともに、変速機構１３で減速比を変更する。このため、第１モータ１１及び第２モータ１２に必要とされる回転力が比較的小さくて済むので、第１モータ１１及び第２モータ１２に流れる電流も比較的小さくなる。このため、本実施形態において、第１モータ１１の第１コイル１１ｂ及び第２モータ１２の第２コイル１２ｂに、銅線の代わりにアルミニウム線を用いたとしても、性能低下及び発熱量の増加はほとんど発生しない。したがって、本実施形態において、電動車両駆動装置１０ＦＲは、第１モータ１１及び第２モータ１２の巻き線（第１コイル１１ｂ及び第２コイル１２ｂ）にアルミニウム（アルミニウム合金を含む）を用いて軽量化を実現する。
【０１０４】
第１モータ１１及び第２モータ１２の巻き線にアルミニウムを用いる場合、銅クラッドアルミニウム線を用いることが好ましい。銅クラッドアルミニウム線は、アルミニウム線の外側に銅を一様に被覆し、銅とアルミニウムとの境界を強固に金属結合させたものである。銅クラッドアルミニウム線は、アルミニウム線と比較して、はんだ付けしやすく、端子との接続部の信頼性も高い。銅クラッドアルミニウムの比重は銅の比重の４０％程度なので、第１モータ１１及び第２モータ１２の巻き線を銅からアルミニウムに置き換えると、巻き線の質量を６０％低下させることができる。その結果、第１モータ１１、第２モータ１２及び電動車両駆動装置１０ＦＲを軽量化することができる。
【０１０５】
図９は、本実施形態の変形例に係る電動車両駆動装置の構成を示す説明図である。図９に示す電動車両駆動装置１０ＦＲａは、上述した実施形態の電動車両駆動装置１０ＦＲと変速機構の構成が異なる。次においては、電動車両駆動装置１０ＦＲが有する構成要素と同様の構成要素は、同一の符号を付して説明を省略する。電動車両駆動装置１０ＦＲａは、変速機構１３ａを含む。変速機構１３ａは、第１モータ１１と連結されて第１モータ１１が出力した回転力が伝えられる（入力される）。また、変速機構１３ａは、第２モータ１２と連結されて第２モータ１２が出力した回転力が伝えられる（入力される）。そして、変速機構１３ａは、変速機構入出力軸１５によって減速機構４０と連結され、変速された回転力を減速機構４０に伝える（出力する）。減速機構４０は、電動車両駆動装置１０ＦＲが有するものと同様である。
【０１０６】
変速機構１３ａは、第１遊星歯車機構７０と、第２遊星歯車機構８０と、ワンウェイクラッチ装置９０とを含む。第１遊星歯車機構７０は、シングルピニオン式の遊星歯車機構である。第１遊星歯車機構７０は、第１サンギア７１と、第１ピニオンギア７２と、第１キャリア７３と、第１リングギア７４とを含む。第２遊星歯車機構８０は、ダブルピニオン式の遊星歯車機構である。第２遊星歯車機構８０は、第２サンギア８１と、第２ピニオンギア８２ａと、第３ピニオンギア８２ｂと、第２キャリア８３と、第２リングギア８４とを含む。第２遊星歯車機構８０は、第１遊星歯車機構７０よりも第１モータ１１及び第２モータ１２側に配置される。
【０１０７】
第２サンギア８１は、回転軸Ｒａを中心に回転（自転）できるようにケーシングＧ内に支持される。第２サンギア８１は、第１モータ１１と連結される。よって、第１モータ１１が作動すると、第２サンギア８１は、第１回転力ＴＡが伝えられる。これにより、第２サンギア８１は、第１モータ１１が作動すると、回転軸Ｒａを中心に回転する。第２ピニオンギア８２ａは、第２サンギア８１と噛み合う。第３ピニオンギア８２ｂは、第２ピニオンギア８２ａと噛み合う。第２キャリア８３は、第２ピニオンギア８２ａが第２ピニオン回転軸Ｒｐ２を中心に回転（自転）できるように第２ピニオンギア８２ａを保持する。第２キャリア８３は、第３ピニオンギア８２ｂが第３ピニオン回転軸Ｒｐ３を中心に回転（自転）できるように第３ピニオンギア８２ｂを保持する。第２ピニオン回転軸Ｒｐ２は、例えば、回転軸Ｒａと平行である。第３ピニオン回転軸Ｒｐ３は、例えば、回転軸Ｒａと平行である。
【０１０８】
第２キャリア８３は、回転軸Ｒａを中心に回転できるようにケーシングＧ内に支持される。これにより、第２キャリア８３は、第２ピニオンギア８２ａ及び第３ピニオンギア８２ｂが第２サンギア８１を中心に、すなわち回転軸Ｒａを中心に公転できるように第２ピニオンギア８２ａ及び第３ピニオンギア８２ｂを保持することになる。第２リングギア８４は、回転軸Ｒａを中心に回転（自転）できる。第２リングギア８４は、第３ピニオンギア８２ｂと噛み合う。また、第２リングギア８４は、第２モータ１２と連結される。よって、第２モータ１２が作動すると、第２リングギア８４は、第２回転力ＴＢが伝えられる。これにより、第２リングギア８４は、第２モータ１２が作動すると、回転軸Ｒａを中心に回転（自転）する。
【０１０９】
第１サンギア７１は、回転軸Ｒａを中心に回転（自転）できるようにケーシングＧ内に支持される。第１サンギア７１は、第２サンギア８１を介して第１モータ１１と連結される。具体的には、第１サンギア７１と第２サンギア８１とは、同軸（回転軸Ｒａ）で回転できるようにサンギアシャフト９４に一体で形成される。そして、サンギアシャフト９４は、第１モータ１１と連結される。これにより、第１サンギア７１は、第２モータ１２が作動すると、回転軸Ｒａを中心に回転する。
【０１１０】
第１ピニオンギア７２は、第１サンギア７１と噛み合う。第１キャリア７３は、第１ピニオンギア７２が第１ピニオン回転軸Ｒｐ１を中心に回転（自転）できるように第１ピニオンギア７２を保持する。第１ピニオン回転軸Ｒｐ１は、例えば、回転軸Ｒａと平行である。第１キャリア７３は、回転軸Ｒａを中心に回転できるようにケーシングＧ内に支持される。これにより、第１キャリア７３は、第１ピニオンギア７２が第１サンギア７１を中心に、すなわち回転軸Ｒａを中心に公転できるように第１ピニオンギア７２を保持することになる。
【０１１１】
また、第１キャリア７３は、第２リングギア８４と連結される。これにより、第１キャリア７３は、第２リングギア８４が回転（自転）すると、回転軸Ｒａを中心に回転（自転）する。第１リングギア７４は、第１ピニオンギア７２と噛み合う。また、第１リングギア７４は、減速機構４０の第３サンギア４１（図２参照）と連結される。このような構造により、第１リングギア７４が回転（自転）すると、減速機構４０の第３サンギア４１が回転する。ワンウェイクラッチ装置９０は、図２に示す電動車両駆動装置１０ＦＲが有すると同様に、第２キャリア８３の回転を規制できる。具体的には、ワンウェイクラッチ装置９０は、回転軸Ｒａを中心とした第２キャリア８３の回転を規制（制動）する場合と、前記回転を許容する場合とを切り替えできる。電動車両駆動装置１０ＦＲａは、上述した電動車両駆動装置１０ＦＲと同様の原理により、電動車両駆動装置１０ＦＲが奏する効果と同様の効果を奏する。
【０１１２】
次に、電動車両駆動装置１０ＲＲについて説明する。電動車両駆動装置１０ＲＲは、電動車両駆動装置１０ＦＲにおいて、ワンウェイクラッチ装置６０の代わりにワンウェイクラッチ装置６００が使われている他は電動車両駆動装置１０ＦＲと同様の構成である。図５−２は、本実施形態に係るワンウェイクラッチ装置６００を示す説明図である。ワンウェイクラッチ装置６００は、ワンウェイクラッチ装置６０を、図５−１の紙面裏側から見たものと等しい。ワンウェイクラッチ装置６００は、カム６３の断面形状を左右反転させた断面形状を有するカム６０３を、内輪６０１と外輪６０２との間に配置したものである。第１変速状態、すなわち第１モータ１１及び第２モータ１２が作動している状態であって、後輪である車輪ＨＲＲを前進させるように第１モータ１１が回転力を出力する場合に、図２に示す第１キャリア２３が回転（自転）する方向に内輪６０１が回転すると係合状態となる。すなわち、ワンウェイクラッチ装置６００のカム６０３が内輪６０１及び外輪６０２と噛み合う場合の、内輪６０１に働く回転力の方向は、ワンウェイクラッチ装置６０のカム６３が内輪６１及び外輪６２と噛み合う場合の、内輪６１に働く回転力の方向とは逆である。すなわち、ワンウェイクラッチ装置６００における第１方向の回転力とは、後輪である車輪ＨＲＲを前進させるように第１モータ１１が回転力を出力し、かつ、第２モータが作動していない際に第２部材としての内輪６１が回転する方向の回転力である。この状態で、第２モータ１２が第１モータ１１の回転方向とは反対方向に回転して、第１モータ１１の回転力とは反対向きの回転力を出力している場合に、変速機構１３は、第１変速状態となる。
【０１１３】
また、後輪である車輪ＨＲＲを後退させるように第１モータ１１が回転力を出力している状態で、第２モータ１２が作動して、第１モータ１１の回転方向と同じ方向に回転して、第１モータ１１の回転力と同じ向きの回転力を出力している場合に、第２キャリア３３の回転方向は逆転する。その結果、ワンウェイクラッチ装置６００は、第２変速状態の場合、すなわち第１モータ１１及び第２モータ１２が作動して同じ方向に回転力を出力し、かつ、後輪である車輪ＨＲＲを後退させるように第１モータ１１及び第２モータ１２が回転力を出力する場合に非係合状態となる。
【０１１４】
内輪６０１は、本実施形態では、第１キャリア２３に連結されている。このため、前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲにおいて、ワンウェイクラッチ装置６０により規制できる第１キャリア２３の回転方向と、電動車両駆動装置１０ＦＲと同じ右側にある後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲにおいてワンウェイクラッチ装置６００により規制できる第１キャリア２３の回転方向とが逆方向となっている。同時に、電動車両駆動装置１０ＦＬが備えるワンウェイクラッチ装置により規制できる第１キャリア２３の回転方向と、電動車両駆動装置１０ＲＬが備えるワンウェイクラッチ装置により規制できる第１キャリア２３の回転方向とも、逆方向である。すなわち、電動車両１００が加速する場合において、第１変速状態をとることのできる、電動車両駆動装置１０ＦＲの出力軸の回転方向ＡＦＲと電動車両駆動装置１０ＲＲの出力軸の回転方向ＡＲＲとが逆方向である。また、電動車両１００が加速する場合において、第１変速状態をとることのできる、電動車両駆動装置１０ＦＬの出力軸の回転方向ＡＦＬと電動車両駆動装置１０ＲＬの出力軸の回転方向ＡＲＬとが逆方向である。なお、図１における回転方向ＡＦＲ、ＡＦＬ、ＡＲＲ、ＡＲＬは、各電動車両駆動装置の出力軸の回転方向を、電動車両１００の上側から見た方向を表す。上側とは、電動車両１００が走行する路面側とは反対の側のことをいう。
【０１１５】
ここで、前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲ、１０ＦＬにおけるワンウェイクラッチ装置が規制できる前記第１キャリア２３の回転方向と、前輪と同じ側にある後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲ、１０ＲＬにおけるワンウェイクラッチ装置が規制できる前記第１キャリア２３の回転方向とが、逆方向であることの効果について説明する。
【０１１６】
上述のように、電動車両１００の４輪すべてにおいて、電動車両が加速する場合に、電動車両駆動装置の出力軸の、第１変速状態が可能な方向を同じにした場合、前進側の最大駆動トルクと後退側の最大駆動トルクの比は、段間差Ｒ以外に設定することができない。
【０１１７】
一方、車両は一般的に、前進側１速（無段変速機においては最大減速比）と後退側の減速比は、近い値になっている。したがって、電動車両の４輪すべてにおいて、第１変速状態が可能な方向を同じにした場合、前進側又は後退側どちらかの駆動力を満たすようにすると、もう一方の駆動力が過大又は過小になるおそれがある。また、前進側及び後進側両方の駆動力を満たすようにすると、大型のインホイールモータが必要となる。
【０１１８】
本実施形態の電動車両１００は、前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲ及び電動車両駆動装置１０ＦＬが、電動車両１００を後退加速させる方向で第１変速状態をとることができるように構成してあり、後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲ及び電動車両駆動装置１０ＲＬが、電動車両１００を前進加速させる方向で第１変速状態をとることができるように構成してある。すなわち、電動車両１００が後退加速する場合の、前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲ及び電動車両駆動装置１０ＦＬの第１キャリア２３の回転方向を、それぞれのワンウェイクラッチ装置が規制できるように構成してあり、電動車両１００が前進加速する場合の、後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲ及び電動車両駆動装置１０ＲＬの第１キャリア２３の回転方向を、それぞれのワンウェイクラッチ装置が規制できるように構成してある。
【０１１９】
第１変速状態と第２変速状態との段間差をＲとし、前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲ及び電動車両駆動装置１０ＦＬの第１変速状態のトルクがＲｘＮｍであり、後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲ及び電動車両駆動装置１０ＲＬの第１変速状態のトルクがＲｙＮｍであるとする。電動車両１００が前進加速するとき、前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲ及び電動車両駆動装置１０ＦＬが第２変速状態であり、後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲ及び電動車両駆動装置１０ＲＬが、第１変速状態である場合に最大駆動トルクが得られる。したがって、電動車両１００が前進するときの最大駆動トルクは、２（ｘ＋Ｒｙ）Ｎｍである。一方、電動車両１００が後退加速する場合、前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲ及び電動車両駆動装置１０ＦＬは第１変速状態であり、後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲ及び電動車両駆動装置１０ＲＬは、第２変速状態である場合に最大駆動トルクが得られる。したがって、電動車両１００が後退するときの最大駆動トルクは、２（Ｒｘ＋ｙ）である。
【０１２０】
電動車両１００における電動車両駆動装置１０ＦＲ、１０ＦＬ、１０ＲＲ、１０ＲＬの駆動力設定の第１例を挙げる。各電動車両駆動装置の第１変速状態と第２変速状態との段間差を２とし、前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲ及び電動車両駆動装置１０ＦＬの第１変速状態のトルクが５００Ｎｍであり、後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲ及び電動車両駆動装置１０ＲＬの第１変速状態のトルクが５００Ｎｍであるとする。
【０１２１】
電動車両１００が前進加速するとき、前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲ及び電動車両駆動装置１０ＦＬは第２変速状態を、後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲ及び電動車両駆動装置１０ＲＬは第１変速状態をとることができ、電動車両１００の最大駆動トルクは２５０Ｎｍ×２＋５００Ｎｍ×２＝１５００Ｎｍである。
【０１２２】
電動車両１００が後退加速するとき、前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲ及び電動車両駆動装置１０ＦＬは第１変速状態を、後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲ及び電動車両駆動装置１０ＲＬは第２変速状態をとることができ、電動車両１００の最大駆動トルクは５００Ｎｍ×２＋２５０Ｎｍ×２＝１５００Ｎｍである。電動車両１００が前進加速するときの最大駆動トルクと後退加速するときの最大駆動トルクの比は、段間差である２とは異なる値となっている。
【０１２３】
電動車両１００における電動車両駆動装置１０ＦＲ、１０ＦＬ、１０ＲＲ、１０ＲＬの駆動力設定の第２例を挙げる。この例は、電動車両１００の前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲ、１０ＦＬの特性及び後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲ、１０ＲＬの特性とを異なるものとしたものである。各電動車両駆動装置の第１変速状態と第２変速状態との段間差を２とする。前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲ及び電動車両駆動装置１０ＦＬの第１変速状態のトルクが３００Ｎｍであり、後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲ及び電動車両駆動装置１０ＲＬの第１変速状態のトルクが５００Ｎｍであるとする。
【０１２４】
電動車両１００が前進加速するとき、前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲ及び電動車両駆動装置１０ＦＬは第２変速状態を、後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲ及び電動車両駆動装置１０ＲＬは第１変速状態をとることができ、電動車両１００の最大駆動トルクは１５０Ｎｍ×２＋５００×２Ｎｍ＝１３００Ｎｍである。
【０１２５】
電動車両１００が後退加速するとき、前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲ及び電動車両駆動装置１０ＦＬは第１変速状態を、後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲ及び電動車両駆動装置１０ＲＬは第２変速状態をとることができ、電動車両１００の最大駆動トルクは３００Ｎｍ×２＋２５０Ｎｍ×２＝１１００Ｎｍである。第２例の場合も、電動車両１００が前進加速するときの最大駆動トルクと後退加速するときの最大駆動トルクの比は、段間差である２とは異なる値となっている。
【０１２６】
このように、電動車両１００は、前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲ、１０ＦＬにおけるワンウェイクラッチ装置が規制できる前記第１キャリア２３の回転方向と、前輪と同じ側にある後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲ、１０ＲＬにおけるワンウェイクラッチ装置が規制できる前記第１キャリア２３の回転方向とが、逆方向であるように構成されているので、電動車両１００が前進する場合の最大駆動トルクと後進する場合の最大駆動トルクの比を、段間差Ｒ以外に設定することができる。その結果、電動車両駆動装置１０ＦＲ、１０ＦＬ、１０ＲＲ、１０ＲＬを大型にすることなく、前進側及び後進側の駆動トルクを適切に設定することができる。
【０１２７】
なお、電動車両１００の前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲ、１０ＦＬの特性と後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲ、１０ＲＬの特性とを異なるものとする場合は、前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲ、１０ＦＬは、後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲ、１０ＲＬよりも駆動トルクが小さいものにすることが好ましい。一般に、前輪は操舵のためのリンク機構を配置する必要がある。したがって、前輪に小さな駆動トルクを有する電動車両駆動装置を配置することによって、前輪にリンク機構を配置することが容易となる。
【０１２８】
また、電動車両１００は、電動車両１００が後退加速する場合に、前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲ、１０ＦＬにおける第１キャリア２３の回転方向を、ワンウェイクラッチ装置６０及びワンウェイクラッチ装置６０の左右が反転した構造のワンウェイクラッチ装置が規制できる。同時に、電動車両１００が前進加速する場合に、後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲ、１０ＲＬにおける第１キャリア２３の回転方向を、ワンウェイクラッチ装置６００及びワンウェイクラッチ装置６００の左右が反転した構造のワンウェイクラッチ装置が規制できる。すなわち、電動車両１００が加速する場合、前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲ、１０ＦＬは、電動車両１００が後進する方向に出力軸が回転するときに第１変速状態をとることが可能であり、後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲ、１０ＲＬは、電動車両１００が前進する方向に出力軸が回転するときに第１変速状態をとることが可能である。なお、電動車両１００が減速する場合は、前輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＦＲ、１０ＦＬは、電動車両１００が前進する方向に出力軸が回転するときに第１変速状態をとることが可能であり、後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲ、１０ＲＬは、電動車両１００が後退する方向に出力軸が回転するときに第１変速状態をとることが可能である。
【０１２９】
車両のタイヤを駆動させると、車両荷重中心周りのモーメントが生じ、それに釣り合うように前輪と後輪との間で荷重移動が生じる。例えば、車両を前進加速させると、前輪から後輪に荷重が移動し、車両前方が浮き上がるような挙動が生じる。車両を後進加速や、前進減速させるときは、後輪から前輪に荷重移動が生じて、車両前方が沈み込むような挙動が生じる。車両の駆動力（駆動トルク）は、必ずタイヤの接地面を通して路面に伝わる。接地面において発揮できる最大のタイヤ力は、接地荷重と摩擦係数により決まる。摩擦係数が一定である場合、すなわち、路面状況が変わらない場合、最大タイヤ力は、接地荷重のみにより決まる。つまり、接地荷重が大きいほど、大きなタイヤ力を発生することができる。
【０１３０】
上述のように、車両を前進加速させる場合においては、前輪から後輪に荷重移動が生じる。つまり、後輪の方が大きなタイヤ力を発生させることができる。したがって、後輪を駆動する電動車両駆動装置１０ＲＲ、１０ＲＬが、電動車両１００を前進加速させる場合に、トルクの大きい第１変速状態をとれるようにすることが好ましい。
【０１３１】
また、車両を前進減速させる場合は、後輪から前輪に荷重移動が生じ、後輪と比較して前輪がより大きなタイヤ力を発生させることができる。このとき、前輪側に配置された電動車両駆動装置１０ＦＲ、１０ＦＬは、制動力を受けて、第１変速状態をとることができるため、モータの回転数が高まり、より効果的に回生することができる。
【符号の説明】
【０１３２】
１ 制御装置
１０ＦＲ、１０ＦＬ、１０ＲＲ、１０ＲＬ、１０ＦＲａ 電動車両駆動装置
１１ 第１モータ
１２ 第２モータ
１３、１３ａ 変速機構
１４、９４ サンギアシャフト
１５ 変速機構入出力軸
１６ 減速機構入出力軸
２０、７０ 第１遊星歯車機構
２１、７１ 第１サンギア
２２、７２ 第１ピニオンギア
２３、７３ 第１キャリア
２４、７４ 第１リングギア
３０、８０ 第２遊星歯車機構
３１、８１ 第２サンギア
３２ａ、８２ａ 第２ピニオンギア
３２ｂ、８２ｂ 第３ピニオンギア
３３、８３ 第２キャリア
３４、８４ 第２リングギア
４０ 減速機構
４１ 第３サンギア
４１Ｓ 第３サンギアシャフト
４２ 第４ピニオンギア
４３ 第３キャリア
４４ 第３リングギア
４５ 外輪
６０、９０、６００ ワンウェイクラッチ装置
６１、６０１ 内輪
６２、６０２ 外輪
１００ 電動車両
Ｇ ケーシング
ＨＦＲ、ＨＦＬ、ＨＲＲ、ＨＲＬ 車輪
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前輪及び後輪が、それぞれ
第１モータと、
第２モータと、
前記第１モータと連結される第１サンギアと、
前記第１サンギアと噛み合う第１ピニオンギアと、
前記第１ピニオンギアが自転できるように、かつ、前記第１ピニオンギアが前記第１サンギアを中心に公転できるように前記第１ピニオンギアを保持する第１キャリアと、
前記第１キャリアの回転を規制できるワンウェイクラッチ装置と、
前記第１ピニオンギアと噛み合い、かつ、前記第２モータと連結される第１リングギアと、
前記第１モータと連結される第２サンギアと、
前記第２サンギアと噛み合う第２ピニオンギアと、
前記第２ピニオンギアと噛み合う第３ピニオンギアと、
前記第２ピニオンギア及び前記第３ピニオンギアがそれぞれ自転できるように、かつ、前記第２ピニオンギア及び前記第３ピニオンギアが前記第２サンギアを中心に公転できるように前記第２ピニオンギア及び前記第３ピニオンギアを保持するとともに、前記第１リングギアと連結される第２キャリアと、
前記第３ピニオンギアと噛み合う第２リングギアと、を含み、
前記第１モータと前記第２モータとは、回転力の大きさが等しく、かつ回転力の向きが反対になる第１変速状態と、回転力の大きさ及び回転力の向きが等しくなる第２変速状態とを切り替えて運転でき、前記ワンウェイクラッチ装置が、前記第１変速状態で係合し、前記第２変速状態で非係合となるインホイールモータにより駆動され、
前記前輪を駆動する前記インホイールモータにおける前記ワンウェイクラッチ装置が規制できる前記第１キャリアの回転方向と、前記前輪と同じ側にある後輪を駆動する前記インホイールモータにおける前記ワンウェイクラッチ装置が規制できる前記第１キャリアの回転方向とが、逆方向であることを特徴とする電動車両。
【請求項２】
前進加速する場合の、前記後輪を駆動する前記インホイールモータにおける前記第１キャリアの回転方向を、前記後輪を駆動する前記インホイールモータにおける前記ワンウェイクラッチ装置が規制できることを特徴とする請求項１に記載の電動車両。
【請求項３】
前記前輪を駆動する前記インホイールモータ及び前記後輪を駆動する前記インホイールモータのうち少なくとも一方は、
前記第２リングギアと連結される第３サンギアと、
前記第３サンギアと噛み合う第４ピニオンギアと、
前記第４ピニオンギアが自転できるように、かつ、前記第４ピニオンギアが前記第３サンギアを中心に公転できるように前記第４ピニオンギアを保持するとともに、車輪と連結される第３キャリアと、
前記第４ピニオンギアと噛み合い、かつ、静止系に固定される第３リングギアと、
を含む減速機構を有する請求項１又は２に記載の電動車両。
【請求項４】
前輪及び後輪がそれぞれ、
第１モータと、
第２モータと、
前記第１モータと連結される第１サンギアと、
前記第１サンギアと噛み合う第１ピニオンギアと、
前記第１ピニオンギアが自転できるように、かつ、前記第１ピニオンギアが前記第１サンギアを中心に公転できるように前記第１ピニオンギアを保持する第１キャリアと、
前記第１ピニオンギアと噛み合う第１リングギアと、
前記第１モータと連結される第２サンギアと、
前記第２サンギアと噛み合う第２ピニオンギアと、
前記第２ピニオンギアと噛み合う第３ピニオンギアと、
前記第２ピニオンギア及び前記第３ピニオンギアがそれぞれ自転できるように、かつ、前記第２ピニオンギア及び前記第３ピニオンギアが前記第２サンギアを中心に公転できるように前記第２ピニオンギア及び前記第３ピニオンギアを保持する第２キャリアと、
前記第２キャリアの回転を規制できるワンウェイクラッチ装置と、
前記第３ピニオンギアと噛み合い、かつ、前記第１キャリアと連結され、かつ、前記第２モータと連結される第２リングギアと、を含み、
前記第１モータと前記第２モータとは、回転力の大きさが等しく、かつ回転力の向きが反対になる第１変速状態と、回転力の大きさ及び回転力の向きが等しくなる第２変速状態とを切り替えて運転でき、前記ワンウェイクラッチ装置が、前記第１変速状態で係合し、前記第２変速状態で非係合となるインホイールモータにより駆動され、
前記前輪を駆動する前記インホイールモータにおける前記ワンウェイクラッチ装置が規制できる前記第２キャリアの回転方向と、前記前輪と同じ側にある後輪を駆動する前記インホイールモータにおける前記ワンウェイクラッチ装置が規制できる前記第２キャリアの回転方向とが、逆方向であることを特徴とする電動車両。
【請求項５】
前進加速する場合の、前記後輪を駆動する前記インホイールモータにおける前記第２キャリアの回転方向を、前記後輪を駆動する前記インホイールモータにおける前記ワンウェイクラッチ装置が規制できることを特徴とする請求項４に記載の電動車両。
【請求項６】
前記前輪を駆動する前記インホイールモータ及び前記後輪を駆動する前記インホイールモータのうち少なくとも一方は、
前記第１リングギアと連結される第３サンギアと、
前記第３サンギアと噛み合う第４ピニオンギアと、
前記第４ピニオンギアが自転できるように、かつ、前記第４ピニオンギアが前記第３サンギアを中心に公転できるように前記第４ピニオンギアを保持するとともに、車輪と連結される第３キャリアと、
前記第４ピニオンギアと噛み合い、かつ、静止系に固定される第３リングギアと、
を含む減速機構を有する請求項４又は５に記載の電動車両。
【請求項７】
前記前輪を駆動する前記インホイールモータは、前記後輪を駆動する前記インホイールモータよりも駆動トルクが小さいことを特徴する請求項１〜６のいずれか１項に記載の電動車両。
【請求項８】
前記第２サンギア、前記第２ピニオンギア、前記第３ピニオンギア、前記第２キャリア及び前記第２リングギアを有するダブルピニオン遊星歯車の減速比をα、前記第１サンギア、前記第１ピニオンギア、前記第１キャリア及び前記第１リングギアを有するシングルピニオン遊星歯車装置の減速比をβとしたとき、１．９０≦α≦２．１０かつ２．８０≦β≦３．２０である請求項１から７のいずれか１項に記載の電動車両。
【請求項１】
前輪及び後輪が、それぞれ
第１モータと、
第２モータと、
前記第１モータと連結される第１サンギアと、
前記第１サンギアと噛み合う第１ピニオンギアと、
前記第１ピニオンギアが自転できるように、かつ、前記第１ピニオンギアが前記第１サンギアを中心に公転できるように前記第１ピニオンギアを保持する第１キャリアと、
前記第１キャリアの回転を規制できるワンウェイクラッチ装置と、
前記第１ピニオンギアと噛み合い、かつ、前記第２モータと連結される第１リングギアと、
前記第１モータと連結される第２サンギアと、
前記第２サンギアと噛み合う第２ピニオンギアと、
前記第２ピニオンギアと噛み合う第３ピニオンギアと、
前記第２ピニオンギア及び前記第３ピニオンギアがそれぞれ自転できるように、かつ、前記第２ピニオンギア及び前記第３ピニオンギアが前記第２サンギアを中心に公転できるように前記第２ピニオンギア及び前記第３ピニオンギアを保持するとともに、前記第１リングギアと連結される第２キャリアと、
前記第３ピニオンギアと噛み合う第２リングギアと、を含み、
前記第１モータと前記第２モータとは、回転力の大きさが等しく、かつ回転力の向きが反対になる第１変速状態と、回転力の大きさ及び回転力の向きが等しくなる第２変速状態とを切り替えて運転でき、前記ワンウェイクラッチ装置が、前記第１変速状態で係合し、前記第２変速状態で非係合となるインホイールモータにより駆動され、
前記前輪を駆動する前記インホイールモータにおける前記ワンウェイクラッチ装置が規制できる前記第１キャリアの回転方向と、前記前輪と同じ側にある後輪を駆動する前記インホイールモータにおける前記ワンウェイクラッチ装置が規制できる前記第１キャリアの回転方向とが、逆方向であることを特徴とする電動車両。
【請求項２】
前進加速する場合の、前記後輪を駆動する前記インホイールモータにおける前記第１キャリアの回転方向を、前記後輪を駆動する前記インホイールモータにおける前記ワンウェイクラッチ装置が規制できることを特徴とする請求項１に記載の電動車両。
【請求項３】
前記前輪を駆動する前記インホイールモータ及び前記後輪を駆動する前記インホイールモータのうち少なくとも一方は、
前記第２リングギアと連結される第３サンギアと、
前記第３サンギアと噛み合う第４ピニオンギアと、
前記第４ピニオンギアが自転できるように、かつ、前記第４ピニオンギアが前記第３サンギアを中心に公転できるように前記第４ピニオンギアを保持するとともに、車輪と連結される第３キャリアと、
前記第４ピニオンギアと噛み合い、かつ、静止系に固定される第３リングギアと、
を含む減速機構を有する請求項１又は２に記載の電動車両。
【請求項４】
前輪及び後輪がそれぞれ、
第１モータと、
第２モータと、
前記第１モータと連結される第１サンギアと、
前記第１サンギアと噛み合う第１ピニオンギアと、
前記第１ピニオンギアが自転できるように、かつ、前記第１ピニオンギアが前記第１サンギアを中心に公転できるように前記第１ピニオンギアを保持する第１キャリアと、
前記第１ピニオンギアと噛み合う第１リングギアと、
前記第１モータと連結される第２サンギアと、
前記第２サンギアと噛み合う第２ピニオンギアと、
前記第２ピニオンギアと噛み合う第３ピニオンギアと、
前記第２ピニオンギア及び前記第３ピニオンギアがそれぞれ自転できるように、かつ、前記第２ピニオンギア及び前記第３ピニオンギアが前記第２サンギアを中心に公転できるように前記第２ピニオンギア及び前記第３ピニオンギアを保持する第２キャリアと、
前記第２キャリアの回転を規制できるワンウェイクラッチ装置と、
前記第３ピニオンギアと噛み合い、かつ、前記第１キャリアと連結され、かつ、前記第２モータと連結される第２リングギアと、を含み、
前記第１モータと前記第２モータとは、回転力の大きさが等しく、かつ回転力の向きが反対になる第１変速状態と、回転力の大きさ及び回転力の向きが等しくなる第２変速状態とを切り替えて運転でき、前記ワンウェイクラッチ装置が、前記第１変速状態で係合し、前記第２変速状態で非係合となるインホイールモータにより駆動され、
前記前輪を駆動する前記インホイールモータにおける前記ワンウェイクラッチ装置が規制できる前記第２キャリアの回転方向と、前記前輪と同じ側にある後輪を駆動する前記インホイールモータにおける前記ワンウェイクラッチ装置が規制できる前記第２キャリアの回転方向とが、逆方向であることを特徴とする電動車両。
【請求項５】
前進加速する場合の、前記後輪を駆動する前記インホイールモータにおける前記第２キャリアの回転方向を、前記後輪を駆動する前記インホイールモータにおける前記ワンウェイクラッチ装置が規制できることを特徴とする請求項４に記載の電動車両。
【請求項６】
前記前輪を駆動する前記インホイールモータ及び前記後輪を駆動する前記インホイールモータのうち少なくとも一方は、
前記第１リングギアと連結される第３サンギアと、
前記第３サンギアと噛み合う第４ピニオンギアと、
前記第４ピニオンギアが自転できるように、かつ、前記第４ピニオンギアが前記第３サンギアを中心に公転できるように前記第４ピニオンギアを保持するとともに、車輪と連結される第３キャリアと、
前記第４ピニオンギアと噛み合い、かつ、静止系に固定される第３リングギアと、
を含む減速機構を有する請求項４又は５に記載の電動車両。
【請求項７】
前記前輪を駆動する前記インホイールモータは、前記後輪を駆動する前記インホイールモータよりも駆動トルクが小さいことを特徴する請求項１〜６のいずれか１項に記載の電動車両。
【請求項８】
前記第２サンギア、前記第２ピニオンギア、前記第３ピニオンギア、前記第２キャリア及び前記第２リングギアを有するダブルピニオン遊星歯車の減速比をα、前記第１サンギア、前記第１ピニオンギア、前記第１キャリア及び前記第１リングギアを有するシングルピニオン遊星歯車装置の減速比をβとしたとき、１．９０≦α≦２．１０かつ２．８０≦β≦３．２０である請求項１から７のいずれか１項に記載の電動車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５−１】
【図５−２】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５−１】
【図５−２】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−６０１８３（Ｐ２０１３−６０１８３Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０１７０５（Ｐ２０１１−２０１７０５）
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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