インホイールモータ駆動装置
【課題】大トルク容量を有し、発熱を抑制できる小型のインホイールモータ駆動装置を提供することを目的とする。
【解決手段】インホイールモータ駆動装置１は、インナーロータタイプのモータ１１ａの内側に小型化が可能な小歯数差インボリュート減速機２０を配置できるので、回転軸線方向の大きさを小型にできる。さらに、インナーロータタイプのモータ１１ａは、第１ステータ１３が大径ロータ１２ａの径方向外側に対向して配置されているため、第１ステータ１３で発生した熱を放熱し易い。一方、アウターロータタイプのモータ１１ｂは、第２ステータ１４が小径ロータ１２ｂの径方向内側に対向して配置されているため、小径ロータ１２ｂのトルク半径を大きくでき、大トルク容量を確保できる。このため、アウターロータタイプのモータ１１ｂは、インナーロータタイプのモータ１１ａよりも小径に構成でき、ホイール２内に大きなスペースを確保できる。
【解決手段】インホイールモータ駆動装置１は、インナーロータタイプのモータ１１ａの内側に小型化が可能な小歯数差インボリュート減速機２０を配置できるので、回転軸線方向の大きさを小型にできる。さらに、インナーロータタイプのモータ１１ａは、第１ステータ１３が大径ロータ１２ａの径方向外側に対向して配置されているため、第１ステータ１３で発生した熱を放熱し易い。一方、アウターロータタイプのモータ１１ｂは、第２ステータ１４が小径ロータ１２ｂの径方向内側に対向して配置されているため、小径ロータ１２ｂのトルク半径を大きくでき、大トルク容量を確保できる。このため、アウターロータタイプのモータ１１ｂは、インナーロータタイプのモータ１１ａよりも小径に構成でき、ホイール２内に大きなスペースを確保できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のホイールに内蔵されホイールを回転するインホイールモータ駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、モータと、このモータと車輪用軸受との間に介在させたサイクロイド減速機と、モータの駆動を制御する制御装置と、モータに取付けられた温度センサとを備えたインホイールモータ駆動装置が開示されている。インホイールモータ駆動装置を備えた車両が低速で走行するときは、大きなトルクが必要となるが、モータや減速機が過負荷状態になると、モータ等の温度が過度に上昇する傾向にある。そこで、制御装置は、温度センサで測定された温度情報に応じて、モータの駆動電流を制限してモータ等の過度な温度上昇を防止している。
【０００３】
また、特許文献２には、同一出力軸上に出力の異なる２つのロータおよび２つのステータを有するモータを駆動するインバータ装置が開示されている。このインバータ装置には、各ロータ専用のインバータ回路が設けられている。そして、２つのロータのうち出力の小さいロータのインバータ回路を高い周波数で制御し、出力の大きいロータのインバータ回路を低い周波数で制御することにより、モータの発熱量を抑制している。
【０００４】
また、特許文献３には、２つのモータの駆動を制御するモータ制御装置が開示されている。このモータ制御装置は、モータの要求出力と検出温度とに基づいて、２つのモータの合計損失が最小となる負荷分配比を決定して２つのモータの駆動を制御することにより、２つのモータの温度上昇を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１６８７９０号公報
【特許文献２】特開平６−３２７２９４号公報
【特許文献３】特開平６−２８４７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
車両のホイール内には、ステアリングナックルを支持するロアアームの先端に設けられているピボットやその他の部品等が配置されている。このため、インホイールモータ駆動装置の配置スペースは限られており、インホイールモータ駆動装置を小型化する必要がある。また、インホイールモータ駆動装置を備えた車両が低速で走行するときは、インホイールモータ駆動装置は大きなトルクを発揮する必要があり、且つインホイールモータ駆動装置の発熱を抑制する必要がある。
【０００７】
特許文献１〜３に記載の発明では、何れもモータの発熱を抑制できる。しかし、サイクロイド減速機は、小型化を図ると大きなトルクを受けることができない。このため、サイクロイド減速機を備えた特許文献１に記載のインホイールモータ駆動装置では、使用可能な車種が制限される。また、特許文献２に記載のモータに減速機を取付けたインホイールモータ駆動装置は、回転軸線方向に大型化することになる。また、特許文献３に記載の２つの別々のモータに減速機を取付けたインホイールモータ駆動装置は、さらに大型化することになる。このため、モータの収納スペースが限られたホイール内に大型化したモータを収納することは困難である。
【０００８】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、大トルク容量を有し、発熱を抑制できる小型のインホイールモータ駆動装置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】
【０００９】
（請求項１）本発明に係るインホイールモータ駆動装置は、車両のホイールに内蔵され、モータと減速機とを備えるモータユニットと、前記モータの駆動を制御する制御装置と、を備えるインホイールモータ駆動装置であって、円筒形状のロータと、前記ロータの径方向外側に対向して配置された円筒形状の第１ステータと、前記ロータの径方向内側に対向し且つ前記第１ステータに対し回転軸線方向にずれて配置された円筒形状の第２ステータと、を備え、前記減速機は、前記ロータの径方向内側且つ前記第１ステータの径方向内側に配置される。
【００１０】
（請求項２）前記車両のホイール内であって、前記ロータの径方向外側且つ前記第２ステータの径方向外側には、前記車両のステアリングと前記ホイールとを接続する機構が配置されるとよい。
【００１１】
（請求項３）前記減速機は、前記モータの回転力を外周側から入力し内周側から出力するインボリュート歯車を備えるとよい。
【００１２】
（請求項４）前記制御装置は、前記第１ステータへの電力供給と前記第２ステータへの電力供給とを交互に切替えることにより前記モータの駆動を制御するとよい。
【発明の効果】
【００１３】
（請求項１）本発明によると、モータユニットは、第１ステータと第２ステータとを備えている。つまり、モータユニットは、実質的に、２つのモータを有する構成である。ただし、２つのモータにおいて、ロータを共有している。従って、２つのモータのそれぞれの出力は、同一のロータから出力される。そして、共通ロータである２つのモータを備える構成とすることで、２つのモータの出力および使用時間を使い分けることで、第１ステータおよび第２ステータの発熱を抑制することができる。
【００１４】
さらに、本発明によれば、第１ステータがロータの径方向外側に対向して配置されているため、第１ステータで発生した熱を放熱し易い。そして、第１ステータをロータの径方向外側に配置することで、ロータの径方向内側にはスペースが形成される。この第１ステータの径方向内側であってロータの径方向内側に形成されるスペースに、減速機を配置している。つまり、第１ステータと減速機とが軸方向の同位置に配置されている。このような配置にすることで、第１ステータの放熱性を良好にしつつ、軸方向の小型化を図ることができる。ここで、ホイールの軸方向長さはそれほど長く確保することができない。つまり、上記のような構成とすることで、モータユニットをホイール内に確実に収容することができる。
【００１５】
ここで、ロータの径は、大きなトルク容量を確保するためには、大きくすることが望まれる。そのため、第２ステータに径方向に対向するロータの部位の径は、できるだけ大きくすると良い。また、上述したように、既に減速機は、ロータの径方向内側であって第１ステータの径方向内側に配置している。そのため、第２ステータに径方向に対向するロータの部位の径方向内側には、減速機を配置する必要がない。つまり、大きなトルク容量を確保するためにロータの径を大きくすればするほど、当該ロータの径方向内側にはスペースができる。そこで、当該スペースに、第２ステータを配置することとした。従って、第２ステータによるトルク容量を大きくすることができ、かつ、径方向の大きさを小型化することができる。
【００１６】
（請求項２）転舵輪のホイール内には、ステアリングとホイールとを接続する機構が必要である。つまり、当該機構を、ホイール内に配置するスペースを確保する必要がある。インホイールモータにおいては、ホイール内にモータユニットを配置するため、上記機構を配置することが容易でない。
【００１７】
ここで、本発明によると、第１ステータを有するインナーロータタイプのモータの外径は、第１ステータの外径となる。一方、第２ステータを有するアウターロータタイプのモータの外径は、ロータの当該部位の外径となる。つまり、第２ステータを有するアウターロータタイプのモータは、必要なトルク容量を確保するためのロータの径を確保したとしても、ホイール内において当該モータの径方向外側にスペースを形成することができる。そして、当該スペースに、ステアリングと接続する機構を配置することで、ホイール内にモータユニットおよび当該接続機構を配置しつつ、当該モータユニットを２つのモータからなる構成とし、かつ、２つのモータ共に必要なトルク容量を確保することができる。
【００１８】
（請求項３）本発明によると、インナーロータタイプのモータのロータの内側に小型化が可能なインボリュート減速機を配置できるので、回転軸線方向の大きさを小型にできる。
【００１９】
（請求項４）本発明によると、インナーロータタイプのモータおよびアウターロータタイプのモータの一方を使用しているときは他方を休止できるので、モータの発熱を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態のインホイールモータ駆動装置を備えたホイール内の概略構成を示した一部断面図である。
【図２】図１のインホイールモータ駆動装置を示す断面図である。
【図３】図２のインホイールモータ駆動装置の主要部をＡ−Ａ線方向から見た図である。
【図４】モータに供給する電流Ａ（モータのトルク）と、モータの温度が所定の温度に達して使用限界となる限界使用時間Ｈとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（インホイールモータ駆動装置を備えたホイール内の概略構成）
本実施形態のインホイールモータ駆動装置１を備えたホイール２内の概略構成を図１を参照して説明する。インホイールモータ駆動装置１は、ホイール２の中心に配設されている。インホイールモータ駆動装置１のハウジング１０には、ステアリングナックル３が固定されている。インホイールモータ駆動装置１の出力部材２２には、ホイール２およびブレーキディスク４が固定されている。ステアリングナックル３は、ロアアーム５の先端に設けられるピボット６を介してロアアーム５に支持されている。なお、ステアリングナックル３、ロアアーム５およびピボット６は、図略のステアリングとホイール２とを接続する機構である。
【００２２】
（インホイールモータ駆動装置の構成）
インホイールモータ駆動装置１の構成を図２および図３を参照して説明する。インホイールモータ駆動装置１は、ハウジング１０と、モータ１１と、インボリュート減速機２０と、制御装置４０とを備えて構成される。モータ１１は、インナーロータタイプのモータ１１ａとアウターロータタイプのモータ１１ｂとが回転軸線方向に並置されて構成される。インボリュート減速機２０は、小歯数差インボリュート減速機であり、インナーロータタイプのモータ１１ａの内側に配置される。モータ１１とインボリュート減速機２０とを備えるモータユニットは、車両のホイール２に内蔵される。詳細は後述するが、インナーロータタイプのモータ１１ａとアウターロータタイプ１１ｂのモータとの何れか一方もしくは両方の回転駆動力がインボリュート減速機２０に伝達されて減速される。
【００２３】
（モータの構成）
ハウジング１０は、インナーロータタイプのモータ１１ａを収納する大径円筒形状のハウジング１０ａと、アウターロータタイプのモータ１１ｂを収納する小径円筒形状のハウジング１０ｂとが一体形成されて構成される。
【００２４】
モータ１１は、大径のロータ１２ａと小径のロータ１２ｂとが回転軸線方向に同軸で並んで一体形成、すなわち段付き円筒形状に形成されたロータ１２と、大径ロータ１２ａの径方向外側に対向して配置された円筒形状の第１ステータ１３と、小径ロータ１２ｂの径方向内側に対向して配置された円筒形状の第２ステータ１４とを備えて構成される。すなわち、大径ロータ１２ａおよび第１ステータ１３によりインナーロータタイプのモータ１１ａを構成し、小径ロータ１２ｂおよび第２ステータ１４によりアウターロータタイプのモータ１１ｂを構成している。
【００２５】
円筒形状の大径ロータ１２ａおよび小径ロータ１２ｂは、例えば、ロータヨークと磁石とを夫々備えて構成される。また、第１ステータ１３および第２ステータ１４は、ステータコアと当該ステータコアに巻回されたコイルとを夫々備えて構成される。第１ステータ１３は、大径ハウジング１０ａの内周面に固定されている。第２ステータ１４は、小径ハウジング１０ｂの底面に固定されている。
【００２６】
このような構成によれば、インナーロータタイプのモータ１１ａの内側に小型化が可能な小歯数差インボリュート減速機２０を配置できるので、回転軸線方向の大きさを小型にできる。さらに、インナーロータタイプのモータ１１ａは、第１ステータ１３が大径ロータ１２ａの径方向外側に対向して配置されているため、第１ステータ１３で発生した熱を放熱し易い。一方、アウターロータタイプのモータ１１ｂは、第２ステータ１４が小径ロータ１２ｂの径方向内側に対向して配置されているため、小径ロータ１２ｂのトルク半径を大きくでき、大トルク容量を確保できる。このため、アウターロータタイプのモータ１１ｂは、インナーロータタイプのモータ１１ａよりも小径に構成でき、ホイール２内に大きなスペースを確保できる。よって、ステアリングナックル３を支持するロアアーム４の先端に設けられているピボット５やその他の図略の部品等をホイール２内に配置できる。
【００２７】
（モータの動作）
制御装置４０は、第１ステータ１３および第２ステータ１４に供給する電流を制御してモータ１１の回転を制御する。ここで、図４に示すように、モータ１１に供給する電流Ａ（モータ１１のトルク）が大きくなると、モータ１１の温度が所定の温度（例えば、２００°Ｃ）に達して使用限界となる限界使用時間Ｈは指数関数的に減少する。そこで、制御装置４０は、例えば、先ず、第１ステータ１３のみに電流Ａを供給し、該電流Ａに対応する限界使用時間Ｈに達する前に第１ステータ１３への電流供給を停止し、次に、第２ステータ１４のみに電流Ａを供給し、該電流Ａに対応する限界使用時間Ｈに達する前に第２ステータ１４への電流供給を停止するという制御を繰り返す。このように、第１ステータ１３と第２ステータ１４とに供給する電流（電力）を交互に切替えることにより、インナーロータタイプのモータ１１ａおよびアウターロータタイプのモータ１１ｂの一方を使用しているときは他方を休止できるので、モータ１１の発熱を抑制できる。また、制御装置４０は、第１ステータ１３と第２ステータ１４とに電流（電力）を同時に供給することにより、大きなトルクを発揮させられる。
【００２８】
（インボリュート減速機の構成）
インボリュート減速機２０は、主として、入力部材２１と、出力部材２２と、固定軸部材２３と、歯車軸２４と、第１揺動部材２５と、第２揺動部材２６と、ピン支持部材２７とから構成される。ハウジング１０は、共通の入出力軸線Ｌｏを中心として入力部材２１および出力部材２２を直接的または間接的に回転可能に支持する。
【００２９】
入力部材２１は、モータ１１が駆動することで入出力軸線Ｌｏの回りに回転する部材である。入力部材２１は、円筒状に形成され、大径ロータ１２ａの先端内周部に一体化されている。入力部材２１には、内周面に第１偏心部２１ａおよび第２偏心部２１ｂが形成されている。第１偏心部２１ａは、入出力軸線Ｌｏに対して偏心した偏心軸線である第１偏心軸線Ｌａを中心とするように円筒状内面２１１ａを有する環状部である。第２偏心部２１ｂは、入出力軸線Ｌｏに対して偏心した偏心軸線であり、且つ第１偏心軸線Ｌａとは異なる第２偏心軸線Ｌｂを中心とする円筒状内面２１１ｂを有する環状部である。
【００３０】
また、第１偏心部２１ａと第２偏心部２１ｂは、入出力軸線Ｌｏに対する偏心方向が互いに逆方向となるように形成されている。これにより、第１偏心部２１ａの円筒状内面２１１ａと第２偏心部２１ｂの円筒状内面２１１ｂは、入出力軸線Ｌｏを中心とした回転方向に等間隔となるように、１８０（ｄｅｇ）間隔で形成されている。
【００３１】
出力部材２２は、モータ１１が駆動することで入出力軸線Ｌｏの回りに回転する部材である。出力部材２２は、円盤状に形成され、回転軸２２ａは歯車軸２４の内周に回転可能に支持され、外周はホイール２に連結されている（図１参照）。なお、出力部材２２についての詳細な説明は後述する。固定軸部材２３は、減速機２０の駆動状態においても回転しない固定された部材である。固定軸部材２３は、円筒状に形成され、第２ステータ１４の先端に一体化されている。歯車軸２４は、円筒状の外周にインボリュート歯の外歯２４ａが形成された太陽歯車であり、固定軸部材２３の先端に一体化されている。
【００３２】
第１揺動部材２５は、環状に形成され、インボリュート歯の内歯歯車２５ａと、挿入孔２５ｂを有し、外周面を第１偏心部２１ａの円筒状内面２１１ａに回転可能に支持される遊星歯車である。内歯歯車２５ａは、第１揺動部材２５の内周面に形成され、歯車軸２４の外歯２４ａと噛合可能な歯車である。これにより、第１揺動部材２５は、入力部材２１の回転に伴い、内歯歯車２５ａを歯車軸２４の外歯２４ａに噛合させながら、入出力軸線Ｌｏに対して揺動回転することになる。
【００３３】
挿入孔２５ｂは、第１揺動部材２５の両端面を入出力軸線Ｌｏ方向に貫通するように形成されたピン孔であり、後述するピン支持部材２７に支持されたピン２８が挿入される。本実施形態において、図３に示すように、６箇所に形成された挿入孔２５ｂが第１揺動部材２５の周方向に等間隔となるように配置されている。この第１揺動部材２５の挿入孔２５ｂの内径は、挿入されるピン２８の直径と、第１揺動部材２５の偏心量（入出力軸線Ｌｏと第１偏心軸線Ｌａの離間距離）との和にほぼ等しくなるように設定されている。但し、本実施形態において、ピン２８には転がり軸受２９が外挿されることから、上記のピン２８の直径とは、転がり軸受２９の直径に相当する。
【００３４】
第２揺動部材２６は、環状に形成され、インボリュート歯の内歯歯車２６ａと、挿入孔２６ｂを有し、外周面を第２偏心部２１ｂの円筒状内面２１１ｂに回転可能に支持される遊星歯車である。内歯歯車２６ａは、第２揺動部材２６の内周面に形成され、歯車軸２４の外歯２４ａと噛合可能な歯車である。これにより、第２揺動部材２６は、入力部材２１の回転に伴い、内歯歯車２６ａを歯車軸２４の外歯２４ａと噛合させながら、入出力軸線Ｌｏに対して揺動回転することになる。
【００３５】
挿入孔２６ｂは、第２揺動部材２６の両端面を入出力軸線Ｌｏ方向に貫通するように形成されたピン孔であり、ピン支持部材２７に支持されたピン２８が挿入され、転がり軸受け２９を介してピン２８と係合する。本実施形態において、図３に示すように、６箇所に形成された挿入孔２６ｂが第２揺動部材２６の周方向に等間隔となるように配置されている。この第２揺動部材２６の挿入孔２６ｂの内径は、挿入されるピン２８の直径と、第２揺動部材２６の偏心量（入出力軸線Ｌｏと第２偏心軸線Ｌｂの離間距離）との和にほぼ等しくなるように設定されている。但し、本実施形態において、ピン２８には転がり軸受２９が外挿されることから、上記のピン２８の直径とは、転がり軸受２９の直径に相当する。
【００３６】
このように、同型の遊星歯車からなる第１揺動部材２５および第２揺動部材２６は、第１偏心部２１ａおよび第２偏心部２１ｂによりそれぞれ支持される。そして、第１偏心部２１ａの円筒状内面２１１ａと第２偏心部２１ｂの円筒状内面２１１ｂは、入出力軸線Ｌｏを中心とした回転方向に等間隔となるように、１８０（ｄｅｇ）間隔で形成されている。これにより、第１揺動部材２５および第２揺動部材２６は、入出力軸線Ｌｏを中心とした回転の周方向に等間隔に位置する関係となる。ここで、入力部材２１の回転により第１、第２偏心部２１ａ，２１ｂが回転し、この回転に伴い第１、第２揺動部材２５，２６が揺動回転したとする。この場合に、第１、第２揺動部材２５，２６の各自転軸（第１偏心軸線Ｌａおよび第２偏心軸線Ｌｂ）は、上記の位置関係により、入出力軸線Ｌｏに対象の位置を維持しつつ入出力軸線Ｌｏの回りを回転することになる。
【００３７】
ピン支持部材２７は、固定軸部材２３により軸受け３０を介して支持され、入出力軸線Ｌｏを中心に回転可能に配置された円盤状の部材である。このピン支持部材２７は、第１、第２揺動部材２５，２６に対してピン２８の突出方向に位置している。また、ピン支持部材２７は、複数のピン２８と同数のピン孔が形成され、第１、第２揺動部材２５，２６の挿入孔２５ｂ，２６ｂを貫通したピン２８の端部と圧入または隙間嵌めにより連結される。これにより、ピン支持部材２７は、出力部材２２に固定された６本のピン２８を支持するとともに、出力部材２２の回転に伴い出力部材２２と同じ回転数で回転する。
【００３８】
出力部材２２は、第１、第２揺動部材２５，２６に対してピン２８の突出方向に位置している。また、出力部材２２は、複数のピン２８と同数のピン孔が形成され、第１、第２揺動部材２５，２６の挿入孔２５ｂ，２６ｂを貫通したピン２８の端部と圧入または隙間嵌めにより連結される。出力部材２２は、入力部材２１の回転による第１、第２揺動部材２５，２６の揺動回転に伴い、第１、第２揺動部材２５，２６の各挿入孔２５ｂ，２６ｂの内周面からピン２８および転がり軸受２９を介して駆動力が伝達される。この時、各挿入孔２５ｂ，２６ｂに対する転がり軸受２９の外径の寸法関係から、第１、第２揺動部材２５，２６の揺動回転のうち自転成分のみが伝達される。つまり、出力部材２２は、第１、第２揺動部材２５，２６の揺動回転のうち自転成分と連動するように、第１、第２揺動部材２５，２６に連結される。
【００３９】
（インボリュート減速機の動作）
続いて、インボリュート減速機２０の動作について説明する。先ず、モータ１１を作動させると、モータ１１の大径ロータ１２ａに一体化された入力部材２１の第１偏心部２１ａおよび第２偏心部２１ｂが回転する。そして、第１偏心部２１ａの内周側に支持される第１揺動部材２５は、第１偏心部２１ａの回転に伴い揺動回転する。同様に、第２偏心部２１ｂの内周側に支持される第２揺動部材２６は、第２偏心部２１ｂの回転に伴い揺動回転する。これにより、第１、第２揺動部材２５，２６は、入力部材２１の回転に伴い、入力部材２１の回転数で入出力軸線Ｌｏを中心に公転することになる。
【００４０】
ここで、第１、第２揺動部材２５，２６の内歯歯車２５ａ，２６ａは、それぞれの円周上の一部のみが歯車軸２４の外歯２４ａと噛合している。そして、歯車軸２４が固定軸部材２３により固定されているため、第１、第２揺動部材２５，２６は、公転しながら、内歯歯車２５ａ，２６ａと歯車軸２４の外歯２４ａの歯数差に基づく回転数でそれぞれ第１、第２偏心軸線Ｌａ，Ｌｂの回りに自転することになる。この時の自転方向は、入力材２１の回転方向と反対方向（入力部材２１が時計回りであれば反時計回り）となる。
【００４１】
ここで、ピン２８は、第１、第２揺動部材２５，２６の各挿入孔２５ｂ，２６ｂに挿入されている。そして、ピン２８に外挿された転がり軸受け２９の外周面は、円周上の一部のみが各挿入孔２５ｂ，２６ｂの内周面と当接し駆動力を伝達する。これにより、第１、第２揺動部材２５，２６が揺動回転すると、自転成分がピン２８に伝達される。そうすると、出力部材２２は、第１、第２揺動部材２５，２６の自転の回転数で回転する。このようにして、出力部材２２がピン２８および転がり軸受け２９を介して第１、第２揺動部材２５，２６の揺動回転から自転成分を取り出し、入力部材２１から入力された回転を減速して出力部材２２から出力する。
【００４２】
（インホイールモータ駆動装置の作用効果）
インホイールモータ駆動装置１のモータユニットは、第１ステータ１３と第２ステータ１４とを備えており、実質的に、２つのモータ１１ａ，１１ｂを有する構成である。ただし、２つのモータ１１ａ，１１ｂにおいて、ロータ１２（大径ロータ１２ａ、小径ロータ１２ｂ）を共有しているため、２つのモータ１１ａ，１１ｂのそれぞれの出力は、同一のロータ１２から出力される。そして、２つのモータ１１ａ，１１ｂの出力および使用時間を使い分けることで、第１ステータ１３および第２ステータ１４の発熱を抑制することができる。
【００４３】
さらに、第１ステータ１３が大径ロータ１２ａの径方向外側に対向して配置されているため、第１ステータ１３で発生した熱を放熱し易い。そして、第１ステータ１３をロータ１２の径方向外側に配置することで、大径ロータ１２ａの径方向内側にはスペースが形成される。この第１ステータ１３の径方向内側であって大径ロータ１２ａの径方向内側に形成されるスペースに、インボリュート減速機２０を配置している。つまり、第１ステータ１３とインボリュート減速機２０とが軸方向の同位置に配置されている。このような配置にすることで、第１ステータ１３の放熱性を良好にしつつ、軸方向の小型化を図ることができる。ここで、ホイール２の軸方向長さはそれほど長く確保することができない。つまり、上記のような構成とすることで、モータユニットをホイール２内に確実に収容することができる。
【００４４】
また、小径ロータ１２ｂの径は、大きなトルク容量を確保するためには、大きくすることが望まれる。そのため、第２ステータ１４に径方向に対向する小径ロータ１２ｂの部位の径は、できるだけ大きくすると良い。上述したように、インボリュート減速機２０は、大ロータ１２ａの径方向内側であって第１ステータの径方向内側に配置している。そのため、第２ステータ１４に径方向に対向する小径ロータ１２ｂの部位の径方向内側には、インボリュート減速機２０を配置する必要がない。つまり、大きなトルク容量を確保するために小径ロータ１２ｂの径を大きくすればするほど、当該ロータ１２の径方向内側にはスペースができる。そこで、当該スペースに、第２ステータ１４を配置する。従って、第２ステータ１４によるトルク容量を大きくすることができ、かつ、径方向の大きさを小型化することができる。
【００４５】
また、第１ステータ１３を有するインナーロータタイプのモータの外径は、第１ステータ１３の外径となる。一方、第２ステータ１４を有するアウターロータタイプのモータの外径は、小径ロータ１２ｂの当該部位の外径となる。つまり、第２ステータ１４を有するアウターロータタイプのモータは、必要なトルク容量を確保するための小径ロータ１２ｂの径を確保したとしても、ホイール２内において当該モータの径方向外側にスペースを形成することができる。そして、当該スペースに、ステアリングと接続する機構を配置することで、ホイール２内にモータユニットおよび当該接続機構を配置しつつ、当該モータユニットを２つのモータ１１ａ，１１ｂからなる構成とし、かつ、２つのモータ１１ａ，１１ｂ共に必要なトルク容量を確保することができる。
【００４６】
（変形例）
インナーロータタイプのモータ１１ａを大径とし、アウターロータタイプのモータ１１ｂを小径として構成したが、インナーロータタイプのモータ１１ａとアウターロータタイプのモータ１１ｂを同一径に構成してもよい。また、インボリュート減速機２０以外の構成の減速機であっても同様に適用可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１：インホイールモータ駆動装置、 ２：ホイール、 ３：ステアリングナックル
５：ロアアーム、 ６：ピボット
１０，１０ａ，１０ｂ：ハウジング、 １１：モータ１１、 １１ａ：インナーロータタイプのモータ、 １１ｂ：アウターロータタイプのモータ、 １２：ロータ
１２ａ：大径ロータ、 １２ｂ：小径ロータ、 １３：第１ステータ
１４：第２ステータ
２０：インボリュート減速機、 ２１：入力部材、 ２２：出力部材
２３：固定軸部材、 ２４：歯車軸、 ２５：第１揺動部材、 ２６：第２揺動部材
２７：ピン支持部材
４０：制御装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のホイールに内蔵されホイールを回転するインホイールモータ駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、モータと、このモータと車輪用軸受との間に介在させたサイクロイド減速機と、モータの駆動を制御する制御装置と、モータに取付けられた温度センサとを備えたインホイールモータ駆動装置が開示されている。インホイールモータ駆動装置を備えた車両が低速で走行するときは、大きなトルクが必要となるが、モータや減速機が過負荷状態になると、モータ等の温度が過度に上昇する傾向にある。そこで、制御装置は、温度センサで測定された温度情報に応じて、モータの駆動電流を制限してモータ等の過度な温度上昇を防止している。
【０００３】
また、特許文献２には、同一出力軸上に出力の異なる２つのロータおよび２つのステータを有するモータを駆動するインバータ装置が開示されている。このインバータ装置には、各ロータ専用のインバータ回路が設けられている。そして、２つのロータのうち出力の小さいロータのインバータ回路を高い周波数で制御し、出力の大きいロータのインバータ回路を低い周波数で制御することにより、モータの発熱量を抑制している。
【０００４】
また、特許文献３には、２つのモータの駆動を制御するモータ制御装置が開示されている。このモータ制御装置は、モータの要求出力と検出温度とに基づいて、２つのモータの合計損失が最小となる負荷分配比を決定して２つのモータの駆動を制御することにより、２つのモータの温度上昇を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１６８７９０号公報
【特許文献２】特開平６−３２７２９４号公報
【特許文献３】特開平６−２８４７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
車両のホイール内には、ステアリングナックルを支持するロアアームの先端に設けられているピボットやその他の部品等が配置されている。このため、インホイールモータ駆動装置の配置スペースは限られており、インホイールモータ駆動装置を小型化する必要がある。また、インホイールモータ駆動装置を備えた車両が低速で走行するときは、インホイールモータ駆動装置は大きなトルクを発揮する必要があり、且つインホイールモータ駆動装置の発熱を抑制する必要がある。
【０００７】
特許文献１〜３に記載の発明では、何れもモータの発熱を抑制できる。しかし、サイクロイド減速機は、小型化を図ると大きなトルクを受けることができない。このため、サイクロイド減速機を備えた特許文献１に記載のインホイールモータ駆動装置では、使用可能な車種が制限される。また、特許文献２に記載のモータに減速機を取付けたインホイールモータ駆動装置は、回転軸線方向に大型化することになる。また、特許文献３に記載の２つの別々のモータに減速機を取付けたインホイールモータ駆動装置は、さらに大型化することになる。このため、モータの収納スペースが限られたホイール内に大型化したモータを収納することは困難である。
【０００８】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、大トルク容量を有し、発熱を抑制できる小型のインホイールモータ駆動装置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】
【０００９】
（請求項１）本発明に係るインホイールモータ駆動装置は、車両のホイールに内蔵され、モータと減速機とを備えるモータユニットと、前記モータの駆動を制御する制御装置と、を備えるインホイールモータ駆動装置であって、円筒形状のロータと、前記ロータの径方向外側に対向して配置された円筒形状の第１ステータと、前記ロータの径方向内側に対向し且つ前記第１ステータに対し回転軸線方向にずれて配置された円筒形状の第２ステータと、を備え、前記減速機は、前記ロータの径方向内側且つ前記第１ステータの径方向内側に配置される。
【００１０】
（請求項２）前記車両のホイール内であって、前記ロータの径方向外側且つ前記第２ステータの径方向外側には、前記車両のステアリングと前記ホイールとを接続する機構が配置されるとよい。
【００１１】
（請求項３）前記減速機は、前記モータの回転力を外周側から入力し内周側から出力するインボリュート歯車を備えるとよい。
【００１２】
（請求項４）前記制御装置は、前記第１ステータへの電力供給と前記第２ステータへの電力供給とを交互に切替えることにより前記モータの駆動を制御するとよい。
【発明の効果】
【００１３】
（請求項１）本発明によると、モータユニットは、第１ステータと第２ステータとを備えている。つまり、モータユニットは、実質的に、２つのモータを有する構成である。ただし、２つのモータにおいて、ロータを共有している。従って、２つのモータのそれぞれの出力は、同一のロータから出力される。そして、共通ロータである２つのモータを備える構成とすることで、２つのモータの出力および使用時間を使い分けることで、第１ステータおよび第２ステータの発熱を抑制することができる。
【００１４】
さらに、本発明によれば、第１ステータがロータの径方向外側に対向して配置されているため、第１ステータで発生した熱を放熱し易い。そして、第１ステータをロータの径方向外側に配置することで、ロータの径方向内側にはスペースが形成される。この第１ステータの径方向内側であってロータの径方向内側に形成されるスペースに、減速機を配置している。つまり、第１ステータと減速機とが軸方向の同位置に配置されている。このような配置にすることで、第１ステータの放熱性を良好にしつつ、軸方向の小型化を図ることができる。ここで、ホイールの軸方向長さはそれほど長く確保することができない。つまり、上記のような構成とすることで、モータユニットをホイール内に確実に収容することができる。
【００１５】
ここで、ロータの径は、大きなトルク容量を確保するためには、大きくすることが望まれる。そのため、第２ステータに径方向に対向するロータの部位の径は、できるだけ大きくすると良い。また、上述したように、既に減速機は、ロータの径方向内側であって第１ステータの径方向内側に配置している。そのため、第２ステータに径方向に対向するロータの部位の径方向内側には、減速機を配置する必要がない。つまり、大きなトルク容量を確保するためにロータの径を大きくすればするほど、当該ロータの径方向内側にはスペースができる。そこで、当該スペースに、第２ステータを配置することとした。従って、第２ステータによるトルク容量を大きくすることができ、かつ、径方向の大きさを小型化することができる。
【００１６】
（請求項２）転舵輪のホイール内には、ステアリングとホイールとを接続する機構が必要である。つまり、当該機構を、ホイール内に配置するスペースを確保する必要がある。インホイールモータにおいては、ホイール内にモータユニットを配置するため、上記機構を配置することが容易でない。
【００１７】
ここで、本発明によると、第１ステータを有するインナーロータタイプのモータの外径は、第１ステータの外径となる。一方、第２ステータを有するアウターロータタイプのモータの外径は、ロータの当該部位の外径となる。つまり、第２ステータを有するアウターロータタイプのモータは、必要なトルク容量を確保するためのロータの径を確保したとしても、ホイール内において当該モータの径方向外側にスペースを形成することができる。そして、当該スペースに、ステアリングと接続する機構を配置することで、ホイール内にモータユニットおよび当該接続機構を配置しつつ、当該モータユニットを２つのモータからなる構成とし、かつ、２つのモータ共に必要なトルク容量を確保することができる。
【００１８】
（請求項３）本発明によると、インナーロータタイプのモータのロータの内側に小型化が可能なインボリュート減速機を配置できるので、回転軸線方向の大きさを小型にできる。
【００１９】
（請求項４）本発明によると、インナーロータタイプのモータおよびアウターロータタイプのモータの一方を使用しているときは他方を休止できるので、モータの発熱を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態のインホイールモータ駆動装置を備えたホイール内の概略構成を示した一部断面図である。
【図２】図１のインホイールモータ駆動装置を示す断面図である。
【図３】図２のインホイールモータ駆動装置の主要部をＡ−Ａ線方向から見た図である。
【図４】モータに供給する電流Ａ（モータのトルク）と、モータの温度が所定の温度に達して使用限界となる限界使用時間Ｈとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（インホイールモータ駆動装置を備えたホイール内の概略構成）
本実施形態のインホイールモータ駆動装置１を備えたホイール２内の概略構成を図１を参照して説明する。インホイールモータ駆動装置１は、ホイール２の中心に配設されている。インホイールモータ駆動装置１のハウジング１０には、ステアリングナックル３が固定されている。インホイールモータ駆動装置１の出力部材２２には、ホイール２およびブレーキディスク４が固定されている。ステアリングナックル３は、ロアアーム５の先端に設けられるピボット６を介してロアアーム５に支持されている。なお、ステアリングナックル３、ロアアーム５およびピボット６は、図略のステアリングとホイール２とを接続する機構である。
【００２２】
（インホイールモータ駆動装置の構成）
インホイールモータ駆動装置１の構成を図２および図３を参照して説明する。インホイールモータ駆動装置１は、ハウジング１０と、モータ１１と、インボリュート減速機２０と、制御装置４０とを備えて構成される。モータ１１は、インナーロータタイプのモータ１１ａとアウターロータタイプのモータ１１ｂとが回転軸線方向に並置されて構成される。インボリュート減速機２０は、小歯数差インボリュート減速機であり、インナーロータタイプのモータ１１ａの内側に配置される。モータ１１とインボリュート減速機２０とを備えるモータユニットは、車両のホイール２に内蔵される。詳細は後述するが、インナーロータタイプのモータ１１ａとアウターロータタイプ１１ｂのモータとの何れか一方もしくは両方の回転駆動力がインボリュート減速機２０に伝達されて減速される。
【００２３】
（モータの構成）
ハウジング１０は、インナーロータタイプのモータ１１ａを収納する大径円筒形状のハウジング１０ａと、アウターロータタイプのモータ１１ｂを収納する小径円筒形状のハウジング１０ｂとが一体形成されて構成される。
【００２４】
モータ１１は、大径のロータ１２ａと小径のロータ１２ｂとが回転軸線方向に同軸で並んで一体形成、すなわち段付き円筒形状に形成されたロータ１２と、大径ロータ１２ａの径方向外側に対向して配置された円筒形状の第１ステータ１３と、小径ロータ１２ｂの径方向内側に対向して配置された円筒形状の第２ステータ１４とを備えて構成される。すなわち、大径ロータ１２ａおよび第１ステータ１３によりインナーロータタイプのモータ１１ａを構成し、小径ロータ１２ｂおよび第２ステータ１４によりアウターロータタイプのモータ１１ｂを構成している。
【００２５】
円筒形状の大径ロータ１２ａおよび小径ロータ１２ｂは、例えば、ロータヨークと磁石とを夫々備えて構成される。また、第１ステータ１３および第２ステータ１４は、ステータコアと当該ステータコアに巻回されたコイルとを夫々備えて構成される。第１ステータ１３は、大径ハウジング１０ａの内周面に固定されている。第２ステータ１４は、小径ハウジング１０ｂの底面に固定されている。
【００２６】
このような構成によれば、インナーロータタイプのモータ１１ａの内側に小型化が可能な小歯数差インボリュート減速機２０を配置できるので、回転軸線方向の大きさを小型にできる。さらに、インナーロータタイプのモータ１１ａは、第１ステータ１３が大径ロータ１２ａの径方向外側に対向して配置されているため、第１ステータ１３で発生した熱を放熱し易い。一方、アウターロータタイプのモータ１１ｂは、第２ステータ１４が小径ロータ１２ｂの径方向内側に対向して配置されているため、小径ロータ１２ｂのトルク半径を大きくでき、大トルク容量を確保できる。このため、アウターロータタイプのモータ１１ｂは、インナーロータタイプのモータ１１ａよりも小径に構成でき、ホイール２内に大きなスペースを確保できる。よって、ステアリングナックル３を支持するロアアーム４の先端に設けられているピボット５やその他の図略の部品等をホイール２内に配置できる。
【００２７】
（モータの動作）
制御装置４０は、第１ステータ１３および第２ステータ１４に供給する電流を制御してモータ１１の回転を制御する。ここで、図４に示すように、モータ１１に供給する電流Ａ（モータ１１のトルク）が大きくなると、モータ１１の温度が所定の温度（例えば、２００°Ｃ）に達して使用限界となる限界使用時間Ｈは指数関数的に減少する。そこで、制御装置４０は、例えば、先ず、第１ステータ１３のみに電流Ａを供給し、該電流Ａに対応する限界使用時間Ｈに達する前に第１ステータ１３への電流供給を停止し、次に、第２ステータ１４のみに電流Ａを供給し、該電流Ａに対応する限界使用時間Ｈに達する前に第２ステータ１４への電流供給を停止するという制御を繰り返す。このように、第１ステータ１３と第２ステータ１４とに供給する電流（電力）を交互に切替えることにより、インナーロータタイプのモータ１１ａおよびアウターロータタイプのモータ１１ｂの一方を使用しているときは他方を休止できるので、モータ１１の発熱を抑制できる。また、制御装置４０は、第１ステータ１３と第２ステータ１４とに電流（電力）を同時に供給することにより、大きなトルクを発揮させられる。
【００２８】
（インボリュート減速機の構成）
インボリュート減速機２０は、主として、入力部材２１と、出力部材２２と、固定軸部材２３と、歯車軸２４と、第１揺動部材２５と、第２揺動部材２６と、ピン支持部材２７とから構成される。ハウジング１０は、共通の入出力軸線Ｌｏを中心として入力部材２１および出力部材２２を直接的または間接的に回転可能に支持する。
【００２９】
入力部材２１は、モータ１１が駆動することで入出力軸線Ｌｏの回りに回転する部材である。入力部材２１は、円筒状に形成され、大径ロータ１２ａの先端内周部に一体化されている。入力部材２１には、内周面に第１偏心部２１ａおよび第２偏心部２１ｂが形成されている。第１偏心部２１ａは、入出力軸線Ｌｏに対して偏心した偏心軸線である第１偏心軸線Ｌａを中心とするように円筒状内面２１１ａを有する環状部である。第２偏心部２１ｂは、入出力軸線Ｌｏに対して偏心した偏心軸線であり、且つ第１偏心軸線Ｌａとは異なる第２偏心軸線Ｌｂを中心とする円筒状内面２１１ｂを有する環状部である。
【００３０】
また、第１偏心部２１ａと第２偏心部２１ｂは、入出力軸線Ｌｏに対する偏心方向が互いに逆方向となるように形成されている。これにより、第１偏心部２１ａの円筒状内面２１１ａと第２偏心部２１ｂの円筒状内面２１１ｂは、入出力軸線Ｌｏを中心とした回転方向に等間隔となるように、１８０（ｄｅｇ）間隔で形成されている。
【００３１】
出力部材２２は、モータ１１が駆動することで入出力軸線Ｌｏの回りに回転する部材である。出力部材２２は、円盤状に形成され、回転軸２２ａは歯車軸２４の内周に回転可能に支持され、外周はホイール２に連結されている（図１参照）。なお、出力部材２２についての詳細な説明は後述する。固定軸部材２３は、減速機２０の駆動状態においても回転しない固定された部材である。固定軸部材２３は、円筒状に形成され、第２ステータ１４の先端に一体化されている。歯車軸２４は、円筒状の外周にインボリュート歯の外歯２４ａが形成された太陽歯車であり、固定軸部材２３の先端に一体化されている。
【００３２】
第１揺動部材２５は、環状に形成され、インボリュート歯の内歯歯車２５ａと、挿入孔２５ｂを有し、外周面を第１偏心部２１ａの円筒状内面２１１ａに回転可能に支持される遊星歯車である。内歯歯車２５ａは、第１揺動部材２５の内周面に形成され、歯車軸２４の外歯２４ａと噛合可能な歯車である。これにより、第１揺動部材２５は、入力部材２１の回転に伴い、内歯歯車２５ａを歯車軸２４の外歯２４ａに噛合させながら、入出力軸線Ｌｏに対して揺動回転することになる。
【００３３】
挿入孔２５ｂは、第１揺動部材２５の両端面を入出力軸線Ｌｏ方向に貫通するように形成されたピン孔であり、後述するピン支持部材２７に支持されたピン２８が挿入される。本実施形態において、図３に示すように、６箇所に形成された挿入孔２５ｂが第１揺動部材２５の周方向に等間隔となるように配置されている。この第１揺動部材２５の挿入孔２５ｂの内径は、挿入されるピン２８の直径と、第１揺動部材２５の偏心量（入出力軸線Ｌｏと第１偏心軸線Ｌａの離間距離）との和にほぼ等しくなるように設定されている。但し、本実施形態において、ピン２８には転がり軸受２９が外挿されることから、上記のピン２８の直径とは、転がり軸受２９の直径に相当する。
【００３４】
第２揺動部材２６は、環状に形成され、インボリュート歯の内歯歯車２６ａと、挿入孔２６ｂを有し、外周面を第２偏心部２１ｂの円筒状内面２１１ｂに回転可能に支持される遊星歯車である。内歯歯車２６ａは、第２揺動部材２６の内周面に形成され、歯車軸２４の外歯２４ａと噛合可能な歯車である。これにより、第２揺動部材２６は、入力部材２１の回転に伴い、内歯歯車２６ａを歯車軸２４の外歯２４ａと噛合させながら、入出力軸線Ｌｏに対して揺動回転することになる。
【００３５】
挿入孔２６ｂは、第２揺動部材２６の両端面を入出力軸線Ｌｏ方向に貫通するように形成されたピン孔であり、ピン支持部材２７に支持されたピン２８が挿入され、転がり軸受け２９を介してピン２８と係合する。本実施形態において、図３に示すように、６箇所に形成された挿入孔２６ｂが第２揺動部材２６の周方向に等間隔となるように配置されている。この第２揺動部材２６の挿入孔２６ｂの内径は、挿入されるピン２８の直径と、第２揺動部材２６の偏心量（入出力軸線Ｌｏと第２偏心軸線Ｌｂの離間距離）との和にほぼ等しくなるように設定されている。但し、本実施形態において、ピン２８には転がり軸受２９が外挿されることから、上記のピン２８の直径とは、転がり軸受２９の直径に相当する。
【００３６】
このように、同型の遊星歯車からなる第１揺動部材２５および第２揺動部材２６は、第１偏心部２１ａおよび第２偏心部２１ｂによりそれぞれ支持される。そして、第１偏心部２１ａの円筒状内面２１１ａと第２偏心部２１ｂの円筒状内面２１１ｂは、入出力軸線Ｌｏを中心とした回転方向に等間隔となるように、１８０（ｄｅｇ）間隔で形成されている。これにより、第１揺動部材２５および第２揺動部材２６は、入出力軸線Ｌｏを中心とした回転の周方向に等間隔に位置する関係となる。ここで、入力部材２１の回転により第１、第２偏心部２１ａ，２１ｂが回転し、この回転に伴い第１、第２揺動部材２５，２６が揺動回転したとする。この場合に、第１、第２揺動部材２５，２６の各自転軸（第１偏心軸線Ｌａおよび第２偏心軸線Ｌｂ）は、上記の位置関係により、入出力軸線Ｌｏに対象の位置を維持しつつ入出力軸線Ｌｏの回りを回転することになる。
【００３７】
ピン支持部材２７は、固定軸部材２３により軸受け３０を介して支持され、入出力軸線Ｌｏを中心に回転可能に配置された円盤状の部材である。このピン支持部材２７は、第１、第２揺動部材２５，２６に対してピン２８の突出方向に位置している。また、ピン支持部材２７は、複数のピン２８と同数のピン孔が形成され、第１、第２揺動部材２５，２６の挿入孔２５ｂ，２６ｂを貫通したピン２８の端部と圧入または隙間嵌めにより連結される。これにより、ピン支持部材２７は、出力部材２２に固定された６本のピン２８を支持するとともに、出力部材２２の回転に伴い出力部材２２と同じ回転数で回転する。
【００３８】
出力部材２２は、第１、第２揺動部材２５，２６に対してピン２８の突出方向に位置している。また、出力部材２２は、複数のピン２８と同数のピン孔が形成され、第１、第２揺動部材２５，２６の挿入孔２５ｂ，２６ｂを貫通したピン２８の端部と圧入または隙間嵌めにより連結される。出力部材２２は、入力部材２１の回転による第１、第２揺動部材２５，２６の揺動回転に伴い、第１、第２揺動部材２５，２６の各挿入孔２５ｂ，２６ｂの内周面からピン２８および転がり軸受２９を介して駆動力が伝達される。この時、各挿入孔２５ｂ，２６ｂに対する転がり軸受２９の外径の寸法関係から、第１、第２揺動部材２５，２６の揺動回転のうち自転成分のみが伝達される。つまり、出力部材２２は、第１、第２揺動部材２５，２６の揺動回転のうち自転成分と連動するように、第１、第２揺動部材２５，２６に連結される。
【００３９】
（インボリュート減速機の動作）
続いて、インボリュート減速機２０の動作について説明する。先ず、モータ１１を作動させると、モータ１１の大径ロータ１２ａに一体化された入力部材２１の第１偏心部２１ａおよび第２偏心部２１ｂが回転する。そして、第１偏心部２１ａの内周側に支持される第１揺動部材２５は、第１偏心部２１ａの回転に伴い揺動回転する。同様に、第２偏心部２１ｂの内周側に支持される第２揺動部材２６は、第２偏心部２１ｂの回転に伴い揺動回転する。これにより、第１、第２揺動部材２５，２６は、入力部材２１の回転に伴い、入力部材２１の回転数で入出力軸線Ｌｏを中心に公転することになる。
【００４０】
ここで、第１、第２揺動部材２５，２６の内歯歯車２５ａ，２６ａは、それぞれの円周上の一部のみが歯車軸２４の外歯２４ａと噛合している。そして、歯車軸２４が固定軸部材２３により固定されているため、第１、第２揺動部材２５，２６は、公転しながら、内歯歯車２５ａ，２６ａと歯車軸２４の外歯２４ａの歯数差に基づく回転数でそれぞれ第１、第２偏心軸線Ｌａ，Ｌｂの回りに自転することになる。この時の自転方向は、入力材２１の回転方向と反対方向（入力部材２１が時計回りであれば反時計回り）となる。
【００４１】
ここで、ピン２８は、第１、第２揺動部材２５，２６の各挿入孔２５ｂ，２６ｂに挿入されている。そして、ピン２８に外挿された転がり軸受け２９の外周面は、円周上の一部のみが各挿入孔２５ｂ，２６ｂの内周面と当接し駆動力を伝達する。これにより、第１、第２揺動部材２５，２６が揺動回転すると、自転成分がピン２８に伝達される。そうすると、出力部材２２は、第１、第２揺動部材２５，２６の自転の回転数で回転する。このようにして、出力部材２２がピン２８および転がり軸受け２９を介して第１、第２揺動部材２５，２６の揺動回転から自転成分を取り出し、入力部材２１から入力された回転を減速して出力部材２２から出力する。
【００４２】
（インホイールモータ駆動装置の作用効果）
インホイールモータ駆動装置１のモータユニットは、第１ステータ１３と第２ステータ１４とを備えており、実質的に、２つのモータ１１ａ，１１ｂを有する構成である。ただし、２つのモータ１１ａ，１１ｂにおいて、ロータ１２（大径ロータ１２ａ、小径ロータ１２ｂ）を共有しているため、２つのモータ１１ａ，１１ｂのそれぞれの出力は、同一のロータ１２から出力される。そして、２つのモータ１１ａ，１１ｂの出力および使用時間を使い分けることで、第１ステータ１３および第２ステータ１４の発熱を抑制することができる。
【００４３】
さらに、第１ステータ１３が大径ロータ１２ａの径方向外側に対向して配置されているため、第１ステータ１３で発生した熱を放熱し易い。そして、第１ステータ１３をロータ１２の径方向外側に配置することで、大径ロータ１２ａの径方向内側にはスペースが形成される。この第１ステータ１３の径方向内側であって大径ロータ１２ａの径方向内側に形成されるスペースに、インボリュート減速機２０を配置している。つまり、第１ステータ１３とインボリュート減速機２０とが軸方向の同位置に配置されている。このような配置にすることで、第１ステータ１３の放熱性を良好にしつつ、軸方向の小型化を図ることができる。ここで、ホイール２の軸方向長さはそれほど長く確保することができない。つまり、上記のような構成とすることで、モータユニットをホイール２内に確実に収容することができる。
【００４４】
また、小径ロータ１２ｂの径は、大きなトルク容量を確保するためには、大きくすることが望まれる。そのため、第２ステータ１４に径方向に対向する小径ロータ１２ｂの部位の径は、できるだけ大きくすると良い。上述したように、インボリュート減速機２０は、大ロータ１２ａの径方向内側であって第１ステータの径方向内側に配置している。そのため、第２ステータ１４に径方向に対向する小径ロータ１２ｂの部位の径方向内側には、インボリュート減速機２０を配置する必要がない。つまり、大きなトルク容量を確保するために小径ロータ１２ｂの径を大きくすればするほど、当該ロータ１２の径方向内側にはスペースができる。そこで、当該スペースに、第２ステータ１４を配置する。従って、第２ステータ１４によるトルク容量を大きくすることができ、かつ、径方向の大きさを小型化することができる。
【００４５】
また、第１ステータ１３を有するインナーロータタイプのモータの外径は、第１ステータ１３の外径となる。一方、第２ステータ１４を有するアウターロータタイプのモータの外径は、小径ロータ１２ｂの当該部位の外径となる。つまり、第２ステータ１４を有するアウターロータタイプのモータは、必要なトルク容量を確保するための小径ロータ１２ｂの径を確保したとしても、ホイール２内において当該モータの径方向外側にスペースを形成することができる。そして、当該スペースに、ステアリングと接続する機構を配置することで、ホイール２内にモータユニットおよび当該接続機構を配置しつつ、当該モータユニットを２つのモータ１１ａ，１１ｂからなる構成とし、かつ、２つのモータ１１ａ，１１ｂ共に必要なトルク容量を確保することができる。
【００４６】
（変形例）
インナーロータタイプのモータ１１ａを大径とし、アウターロータタイプのモータ１１ｂを小径として構成したが、インナーロータタイプのモータ１１ａとアウターロータタイプのモータ１１ｂを同一径に構成してもよい。また、インボリュート減速機２０以外の構成の減速機であっても同様に適用可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１：インホイールモータ駆動装置、 ２：ホイール、 ３：ステアリングナックル
５：ロアアーム、 ６：ピボット
１０，１０ａ，１０ｂ：ハウジング、 １１：モータ１１、 １１ａ：インナーロータタイプのモータ、 １１ｂ：アウターロータタイプのモータ、 １２：ロータ
１２ａ：大径ロータ、 １２ｂ：小径ロータ、 １３：第１ステータ
１４：第２ステータ
２０：インボリュート減速機、 ２１：入力部材、 ２２：出力部材
２３：固定軸部材、 ２４：歯車軸、 ２５：第１揺動部材、 ２６：第２揺動部材
２７：ピン支持部材
４０：制御装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のホイールに内蔵され、モータと減速機とを備えるモータユニットと、
前記モータの駆動を制御する制御装置と、
を備えるインホイールモータ駆動装置であって、
前記モータは、
円筒形状のロータと、
前記ロータの径方向外側に対向して配置された円筒形状の第１ステータと、
前記ロータの径方向内側に対向し且つ前記第１ステータに対し回転軸線方向にずれて配置された円筒形状の第２ステータと、
を備え、
前記減速機は、前記ロータの径方向内側且つ前記第１ステータの径方向内側に配置されるインホイールモータ駆動装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記車両のホイール内であって、前記ロータの径方向外側且つ前記第２ステータの径方向外側には、前記車両のステアリングと前記ホイールとを接続する機構が配置されるインホイールモータ駆動装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記減速機は、前記モータの回転力を外周側から入力し内周側から出力するインボリュート歯車を備えるインホイールモータ駆動装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項において、
前記制御装置は、前記第１ステータへの電力供給と前記第２ステータへの電力供給とを交互に切替えることにより前記モータの駆動を制御するインホイールモータ駆動装置。
【請求項１】
車両のホイールに内蔵され、モータと減速機とを備えるモータユニットと、
前記モータの駆動を制御する制御装置と、
を備えるインホイールモータ駆動装置であって、
前記モータは、
円筒形状のロータと、
前記ロータの径方向外側に対向して配置された円筒形状の第１ステータと、
前記ロータの径方向内側に対向し且つ前記第１ステータに対し回転軸線方向にずれて配置された円筒形状の第２ステータと、
を備え、
前記減速機は、前記ロータの径方向内側且つ前記第１ステータの径方向内側に配置されるインホイールモータ駆動装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記車両のホイール内であって、前記ロータの径方向外側且つ前記第２ステータの径方向外側には、前記車両のステアリングと前記ホイールとを接続する機構が配置されるインホイールモータ駆動装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記減速機は、前記モータの回転力を外周側から入力し内周側から出力するインボリュート歯車を備えるインホイールモータ駆動装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項において、
前記制御装置は、前記第１ステータへの電力供給と前記第２ステータへの電力供給とを交互に切替えることにより前記モータの駆動を制御するインホイールモータ駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２０６６０９（Ｐ２０１２−２０６６０９Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７３８５２（Ｐ２０１１−７３８５２）
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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