インホイールモータ
【課題】電動車両を駆動するために十分な回転力を確保し、かつ、エネルギーの損失を低減すること。
【解決手段】電動車両駆動装置１０は、第１モータ１１と、第２モータ１２と、第１遊星歯車機構２０と、第２遊星歯車機構３０と、クラッチ装置４０と、ホイール軸受５０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装置である。第２遊星歯車機構３０は、ダブルピニオン式の遊星歯車装置である。クラッチ装置４０は、第１キャリア２３に連結される。クラッチ装置４０は、内輪４１と外輪４２と複数のスプラグ４３とを含み、第１キャリア２３の回転を規制する。
【解決手段】電動車両駆動装置１０は、第１モータ１１と、第２モータ１２と、第１遊星歯車機構２０と、第２遊星歯車機構３０と、クラッチ装置４０と、ホイール軸受５０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装置である。第２遊星歯車機構３０は、ダブルピニオン式の遊星歯車装置である。クラッチ装置４０は、第１キャリア２３に連結される。クラッチ装置４０は、内輪４１と外輪４２と複数のスプラグ４３とを含み、第１キャリア２３の回転を規制する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動車両を駆動するインホイールモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
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、ホイールの内部また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】
インホイールモータには、減速機構を備える方式のものと、減速機構を備えないダイレクトドライブ方式のものとがある。減速機構を備える方式のインホイールモータは、電動車両の発進時や登坂時（坂道を登る時）に、電動車両を駆動するために十分な回転力を確保しやすい。しかしながら、減速機構を備える方式のインホイールモータは、減速機構を介して回転力をホイールに伝えるため、減速機構での摩擦損失が生じる。減速機構を備えるインホイールモータは、モータの出力軸の回転速度がホイールの回転速度よりも常に速い。よって、減速機構を備える方式のインホイールモータは、特に、電動車両が高速で走行する時に、減速機構での摩擦損失によってエネルギーの損失が増大する。
【０００４】
一方、ダイレクトドライブ方式のインホイールモータは、減速機構を介さずに回転力をホイールに伝えるため、エネルギーの損失を低減できる。しかしながら、ダイレクトドライブ方式のインホイールモータは、減速機構によって回転力を増幅できない。これにより、ダイレクトドライブ方式のインホイールモータは、電動車両の発進時や登坂時に、電動車両を駆動するために十分な回転力を確保しにくい。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開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
特許文献１に開示されている技術は、動力循環経路を有する。特許文献１に開示されている技術は、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。よって、特許文献１に開示されている技術は、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に開示されている技術は、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に開示されている技術は、エネルギーの変換時にエネルギーの損失が生じる。
【０００７】
一方、インホイールモータの減速機構に、クラッチ装置が含まれている場合、クラッチ装置のトルク（回転力）容量によって、インホイールモータが出力できる最大のトルクが制限される場合がある。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、電動車両を駆動するために十分な回転力を確保し、かつ、エネルギーの損失を低減できるインホイールモータ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】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、第１の発明に係るインホイールモータは、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、第１部材と、前記第１部材に対して回転できる第２部材と、前記第２部材に第１方向の回転力が作用すると前記第１部材と前記第２部材との間で回転力を伝達し、前記第２部材に前記第１方向とは逆の第２方向の回転力が作用すると前記第１部材と前記第２部材との間で回転力を伝達しない複数のスプラグとを含み、前記第１キャリアの回転を規制できるクラッチ装置と、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共に、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い、かつ、電動車両のホイールと連結される第２リングギアと、を含み、前記第１方向は、前記電動車両を前進させるように前記第１モータが回転力を出力し、かつ、前記第２モータが作動していない際に前記第２部材が回転する方向であることを特徴とする。
【００１０】
上記構成により、第１の発明に係るインホイールモータは、第１変速状態と第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モータは作動し、第２モータは作動せず、クラッチ装置は係合状態である。第１変速状態で、第１の発明に係る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、第１の発明に係るインホイールモータは、回転力が循環する。これにより、第１の発明に係る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、第１の発明に係る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。
【００１１】
第２変速状態では、第１モータ及び第２モータは作動し、クラッチ装置は非係合状態である。第１の発明に係るインホイールモータは、第２変速状態の際、第２モータから出力される回転力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。これにより、第１の発明に係る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。これにより、第１の発明に係るインホイールモータは、摩擦損失を低減できる。
【００１２】
また、前記クラッチ装置が、第１部材と、前記第１部材に対して回転できる第２部材と、前記第２部材に第１方向の回転力が作用すると前記第１部材と前記第２部材との間で回転力を伝達し、前記第２部材に前記第１方向とは逆の第２方向の回転力が作用すると前記第１部材と前記第２部材との間で回転力を伝達しない複数のスプラグと、を含み、前記第１方向は、前記電動車両を前進させるように前記第１モータが回転力を出力し、かつ、前記第２モータが作動していない際に前記第２部材が回転する方向である構成であることで、第２部材に作用する回転力の方向が切り替えられることによって、係合状態と非係合状態とを切り替えできる。よって、ピストンを移動させるための機構や、電磁アクチュエータを必要としない。これにより、本発明に係るインホイールモータは、部品点数を低減でき、かつ、自身（クラッチ装置）を小型化できる。また、ピストンを移動させるための機構や、電磁アクチュエータを作動させるためのエネルギーが不要となる。
【００１３】
また、前記クラッチ装置が、摩擦係合部材としてスプラグを用いていることにより、スプラグを、円柱状のカムの数よりも多数第１部材と第２部材との間に配置することができる。そのため、前記クラッチ装置のトルク容量を、円柱状のカムを配置したカムクラッチ装置よりも大きくすることができる。その結果、第１部材と第２部材との間で伝達できる力の大きさはより大きくなるため、ホイールに出力する回転力の最大値を大きく設定することができる。
【００１４】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、第２の発明に係るインホイールモータは、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い、かつ、電動車両のホイールと連結される第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第２キャリアと、第１部材と、前記第１部材に対して回転できる第２部材と、前記第２部材に第１方向の回転力が作用すると前記第１部材と前記第２部材との間で回転力を伝達し、前記第２部材に前記第１方向とは逆の第２方向の回転力が作用すると前記第１部材と前記第２部材との間で回転力を伝達しない複数のスプラグとを含み、前記第２キャリアの回転を規制できるクラッチ装置と、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方向は、前記電動車両を前進させるように前記第１モータが回転力を出力し、かつ、前記第２モータが作動していない際に前記第２部材が回転する方向であることを特徴とする。
【００１５】
上記構成により、第２の発明に係るインホイールモータは、第１変速状態と第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モータは作動し、第２モータは作動せず、クラッチ装置は係合状態である。第１変速状態で、第２の発明に係る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、第２の発明に係るインホイールモータは、回転力が循環する。これにより、第２の発明に係る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、第２の発明に係る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、クラッチ装置は非係合状態である。第２の発明に係るインホイールモータは、第２変速状態の際、第２モータから出力される回転力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。これにより、第２の発明に係る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１リングギアの角速度との差を低減できる。これにより、第２の発明に係るインホイールモータは、摩擦損失を低減できる。
【００１７】
また本発明に係るインホイールモータは、前記クラッチ装置が、前記スプラグを前記第１部材と前記第２部材とに接触させる弾性部材を含むことを特徴とする。これにより、前記クラッチ装置が、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。
【００１８】
本発明に係るインホイールモータは、前記クラッチ装置が、前記複数のスプラグを互いに等間隔に保持する、第１の保持器と第２の保持器とを含むことを特徴とする。これにより、クラッチ装置に作用する全トルクは、均等に分割されて各スプラグに作用する。そのため、保持器を備えていないクラッチ装置と比較して、本発明に係るクラッチ装置のトルク容量をさらに大きくすることができる。
【００１９】
本発明の好ましい態様としては、前記第１の保持器は、互いに等間隔に配置された複数の第１の開口部を側面に有する円筒であり、前記第２の保持器は、互いに等間隔に配置された、前記第１の保持器と同数の第２の開口部を側面に有し、前記第１の保持器の内径よりも外径が小さい円筒であり、前記第１の開口部と前記第２の開口部とが対向するように、かつ前記第１の保持器の内側に前記第２の保持器が配置され、対向する前記第１の開口部と前記第２の開口部とに前記スプラグが挿し通されることが望ましい。
【００２０】
前記第１の発明の好ましい態様としては、前記第２モータが出力する第２回転力と、前記第１モータが出力する第１回転力との比は、前記第２サンギアと前記第２キャリアとの間に作用する回転力比の８２％以上であることが望ましい。
【００２１】
前記第１の発明に係るインホイールモータは、第１モータが出力する回転力であるＴＡと、第２モータが出力する回転力であるＴＢと、第２サンギアの歯数Ｚ１と、第２リングギアの歯数Ｚ４とが、後で説明する下記の式（７）を満たす必要がある。しかしながら、モータが出力する回転力は、モータの寸法や、磁気特性などの要因により、設計値に対して最大で１８％程度の誤差が生じる。前記第１の発明の好ましい態様に係るインホイールモータは、上記構成により、個体差によらず、第１モータが出力する回転力であるＴＡと、第２モータが出力する回転力であるＴＢと、第２サンギアの歯数Ｚ１と、第２リングギアの歯数Ｚ４とが、下記の式（７）を満たすことができる。
【００２２】
【数７】
【００２３】
前記第２の発明の好ましい態様としては、前記第２モータが出力する第２回転力と、前記第１モータが出力する第１回転力との比は、前記第１サンギアと前記第１キャリアとの間に作用する回転力比の８２％以上であることが望ましい。上記構成により、前記第２の発明の好ましい態様に係るインホイールモータは、個体差によらず、第１モータが出力する回転力であるＴＡと、第２モータが出力する回転力であるＴＢと、第１サンギアの歯数Ｚ５と、第１リングギアの歯数Ｚ７とが、後で説明する下記の式（８）を満たすことができる。
【００２４】
【数８】
【００２５】
本発明の好ましい態様としては、前記第１モータの回転軸に直交する平面で前記第１モータのステータコアを切った断面形状と、前記第２モータの回転軸に直交する平面で前記第２モータのステータコアを切った断面形状とは、同一であることが望ましい。
【００２６】
本発明に係るインホイールモータは、上記構成により、第１モータと第２モータとでステータコアの設計が共通するため、設計に要する労力を低減できる。また、第１モータのステータコアの断面形状と、第２モータのステータコアの断面形状とが同一の場合、第１モータのステータコア及び第２モータの第２ステータコアは、同一の金型で製造されることができる。よって、本発明に係るインホイールモータは、製造に要する労力を低減できる。また、本発明に係るインホイールモータは、製造に要するコストを低減できる。
【００２７】
前記第１の発明の好ましい態様としては、前記第１モータの回転軸方向における前記第１モータのステータコアの寸法と、前記第２モータの回転軸方向における前記第２モータのステータコアの寸法との比は、前記第２サンギアと前記第２キャリアとの間に作用する回転力比の８２％以上１１８％以下であることが望ましい。また前記第２の発明の好ましい態様としては、前記第１モータの回転軸方向における前記第１モータのステータコアの寸法と、前記第２モータの回転軸方向における前記第２モータのステータコアの寸法との比は、前記第１サンギアと前記第１キャリアとの間に作用する回転力比の８２％以上１１８％以下であることが望ましい。
【００２８】
ステータコアの断面形状が同一の場合、モータが出力する回転力の大きさは、回転軸方向のステータコアの寸法に比例する。よって、前記第１の発明の好ましい態様に係るインホイールモータは、上記構成により、第１モータが出力する回転力であるＴＡと、第２モータが出力する回転力であるＴＢと、第２サンギアの歯数Ｚ１と、第２リングギアの歯数Ｚ４とが、上記の式（７）を満たすことができる。また、前記第２の発明の好ましい態様に係るインホイールモータは、上記構成により、第１モータが出力する回転力であるＴＡと、第２モータが出力する回転力であるＴＢと、第１サンギアの歯数Ｚ５と、第１リングギアの歯数Ｚ７とが、上記の式（８）を満たすことができる。
【００２９】
本発明の好ましい態様としては、前記第１モータの回転軸に直交する平面で前記第１モータのロータコアを切った断面形状と、前記第２モータの回転軸に直交する平面で前記第２モータのロータコアを切った断面形状とは、同一であることが望ましい。
【００３０】
本発明に係るインホイールモータは、上記構成により、第１モータと第２モータとでロータコアの設計が共通するため、設計に要する労力を低減できる。また、第１モータのロータコアの断面形状と、第２モータのロータコアの断面形状とが同一の場合、第１モータのロータコア及び第２モータの第２ロータコアは、同一の金型で製造されることができる。よって、本発明に係るインホイールモータは、製造に要する労力を低減できる。また、本発明に係るインホイールモータは、製造に要するコストを低減できる。
【００３１】
本発明の好ましい態様としては、前記第１モータの回転軸方向における前記第１モータのロータコアの寸法と、前記第２モータの回転軸方向における前記第２モータのロータコアの寸法との比は、前記回転力比の８２％以上１１８％以下であることが望ましい。
【００３２】
ロータコアの断面形状が同一の場合、モータが出力する回転力の大きさは、回転軸方向のロータコアの寸法に比例する。よって、前記第１の発明の好ましい態様に係るインホイールモータは、上記構成により、第１モータが出力する回転力であるＴＡと、第２モータが出力する回転力であるＴＢと、第２サンギアの歯数Ｚ１と、第２リングギアの歯数Ｚ４とが、上記の式（７）を満たすことができる。また、前記第２の発明の好ましい態様に係るインホイールモータは、上記構成により、第１モータが出力する回転力であるＴＡと、第２モータが出力する回転力であるＴＢと、第１サンギアの歯数Ｚ５と、第１リングギアの歯数Ｚ７とが、上記の式（８）を満たすことができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明は、電動車両を駆動するために十分な回転力を確保し、かつ、エネルギーの損失を低減できるインホイールモータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、実施形態１の電動車両駆動装置の構成と、電動車両駆動装置が第１変速状態の時に回転力が伝わる経路とを示す説明図である。
【図２】図２は、実施形態１の電動車両駆動装置が第１変速状態での各部の各回転速度を示す共線図である。
【図３】図３は、実施形態１の電動車両駆動装置が第２変速状態の時に回転力が伝わる経路を示す説明図である。
【図４】図４は、実施形態１の第１モータ及び第２モータの角速度−回転力特性の一例を示すグラフである。
【図５−１】図５−１は、実施形態１のクラッチ装置の分解説明図である。
【図５−２】図５−２は、実施形態１のクラッチ装置を示す説明図である。
【図６】図６は、実施形態１のクラッチ装置のスプラグを拡大して示す説明図である。
【図７】図７は、実施形態１の電動車両駆動装置の外観を模式的に示す説明図である。
【図８】図８は、図７のＡ−Ａ断面図である。
【図９】図９は、実施形態１の電動車両駆動装置を分解して示す説明図である。
【図１０】図１０は、モータが出力する回転力の個体差の出現確率を示すグラフである。
【図１１】図１１は、実施形態２の電動車両駆動装置の構成を示す説明図である。
【図１２】図１２は、実施形態２の電動車両駆動装置が第１変速状態での各部の各回転速度を示す共線図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための形態（以下、実施形態という）によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。
【００３６】
（実施形態１）
図１は、実施形態１の電動車両駆動装置の構成と、電動車両駆動装置が第１変速状態の時に回転力が伝わる経路とを示す説明図である。図１に示すように、インホイールモータである電動車両駆動装置１０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、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とを収納する。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。これにより、変速機構１３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（入力される）。なお、ここでいうモータの作動とは、モータに電力が供給されて出力軸が回転することをいう。また、変速機構１３は、第２モータ１２と連結される。これにより、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）。そして、変速機構１３は、ホイール軸受５０と連結され、変速された回転力をホイール軸受５０に伝える（出力する）。ホイール軸受５０は、電動車両のホイールＨが取り付けられる。
【００３７】
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、クラッチ装置４０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Ｒ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。よって、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。これにより、第１サンギア２１は、第１モータ１１が作動すると、回転軸Ｒ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Ｒと平行である。
【００３９】
第１キャリア２３は、回転軸Ｒ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。これにより、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Ｒを中心に公転できるように第１ピニオンギア２２を保持することになる。第１リングギア２４は、回転軸Ｒ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。よって、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。これにより、第１リングギア２４は、第２モータ１２が作動すると、回転軸Ｒを中心に回転（自転）する。
【００４０】
クラッチ装置４０は、第１キャリア２３の回転を規制できる。具体的には、クラッチ装置４０は、回転軸Ｒ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、クラッチ装置４０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。クラッチ装置４０の詳細については後述する。
【００４１】
第２サンギア３１は、回転軸Ｒ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、同軸（回転軸Ｒ）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。これにより、第２サンギア３１は、第１モータ１１が作動すると、回転軸Ｒを中心に回転する。
【００４２】
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Ｒと平行である。
【００４３】
第２キャリア３３は、回転軸Ｒ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。これにより、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Ｒ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。これにより、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Ｒを中心に回転（自転）する。第２リングギア３４は、回転軸Ｒ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、ホイール軸受５０と連結される。これにより、第２リングギア３４が回転（自転）すると、ホイール軸受５０は回転する。次に、電動車両駆動装置１０における回転力の伝達経路について説明する。
【００４４】
電動車両駆動装置１０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、電動車両の発進時や登坂時（坂道を登る時）に用いられる第１変速状態、いわゆるローギア状態を電動車両駆動装置１０が実現する場合を説明する。第１変速状態では、第１モータ１１は作動する。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とする。また、第１変速状態の時、第２モータ１２は作動しない、すなわち空転する。また、クラッチ装置４０は係合状態である。すなわち、第１変速状態では、第１ピニオンギア２２は、ケーシングＧに対して公転できない状態となる。なお、図１に示す第１回転力Ｔ１と、循環回転力Ｔ３と、合成回転力Ｔ４と、第１分配回転力Ｔ５と、第２分配回転力Ｔ６との各回転力は、各部位に作用するトルクを示し、単位はＮｍである。
【００４５】
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と合流する。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。これにより、第２サンギア３１は、第１回転力Ｔ１と循環回転力Ｔ３とが合成された合成回転力Ｔ４が伝えられる。合成回転力Ｔ４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Ｔ４は、第２遊星歯車機構３０によって第１分配回転力Ｔ５と第２分配回転力Ｔ６とに分配される。第１分配回転力Ｔ５は、第２リングギア３４に分配された回転力である。第２分配回転力Ｔ６は、第２キャリア３３に分配された回転力である。
【００４６】
第１分配回転力Ｔ５は、第２リングギア３４からホイール軸受５０に伝えられる。これにより、ホイールＨは回転し、電動車両は走行する。第２分配回転力Ｔ６は、第１遊星歯車機構２０に入力される。具体的には、第２分配回転力Ｔ６は、第１リングギア２４に伝えられる。第２分配回転力Ｔ６は、第１遊星歯車機構２０によって減少される。具体的には、第２分配回転力Ｔ６は、第１リングギア２４から第１ピニオンギア２２を介して第１サンギア２１に伝わる際に変速されることで減少される。また、第２分配回転力Ｔ６は、第１リングギア２４から第１ピニオンギア２２を介して第１サンギア２１に伝わる際に、自身（第２分配回転力Ｔ６）の回転方向が逆転される。これにより、第２分配回転力Ｔ６は、循環回転力Ｔ３となって第１サンギア２１に伝えられる。
【００４７】
このように、第１モータ１１から第１サンギア２１に入力された第１回転力Ｔ１は、増幅されつつ、増幅された回転力の一部が第１分配回転力Ｔ５として出力される。そして、増幅された回転力の残りの回転力は、第２キャリア３３から第１リングギア２４及び第１ピニオンギア２２を介して循環回転力Ｔ３として第１サンギア２１に伝えられる。第１サンギア２１に伝えられた循環回転力Ｔ３は、第１回転力Ｔ１と合流して合成回転力Ｔ４となり第２サンギア３１に伝えられる。
【００４８】
以上のように、電動車両駆動装置１０は、第１遊星歯車機構２０と第２遊星歯車機構３０との間で、回転力の一部が循環する。これにより、電動車両駆動装置１０は、より大きな変速比を実現できる。すなわち、電動車両駆動装置１０は、第１変速状態の時に、より大きな回転力をホイールＨに伝達できる。以下に、第１回転力Ｔ１から第２分配回転力Ｔ６の値の一例を説明する。
【００４９】
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。以下に、電動車両駆動装置１０の各部に作用する回転力（図１に示す循環回転力Ｔ３、合成回転力Ｔ４、第１分配回転力Ｔ５、第２分配回転力Ｔ６）の第１回転力Ｔ１に対する比を数式で示す。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。
【００５０】
【数１】
【数２】
【数３】
【数４】
【００５１】
一例として、歯数Ｚ１を３１、歯数Ｚ４を７１、歯数Ｚ５を３７、歯数Ｚ７を７１とする。また、第１回転力Ｔ１を７５Ｎｍとする。すると、循環回転力Ｔ３は１５４．０Ｎｍ、合成回転力Ｔ４は２２９．０Ｎｍ、第１分配回転力Ｔ５は５２４.４Ｎｍ、第２分配回転力Ｔ６は、−２９５．４Ｎｍ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６．９９倍に増幅してホイールＨに出力できる。次に、共線図を用いて第１変速状態での各部の角速度を説明する。
【００５２】
図２は、実施形態１の電動車両駆動装置が第１変速状態での各部の各回転速度を示す共線図である。以下、一例として、第１サンギア２１の角速度をＶ［ｒａｄ／ｓ］とする。また、負の値となる角速度は、第１回転力ＴＡとは逆方向の回転であることを示す。図２に示すように、第１サンギア２１の角速度はＶ［ｒａｄ／ｓ］である。第１キャリア２３は、クラッチ装置４０により回転が規制されている。よって、第１キャリア２３の角速度は０［ｒａｄ／ｓ］である。第１リングギア２４の角速度は０．５２１Ｖ［ｒａｄ／ｓ］である。第２サンギア３１は、第１サンギア２１と連結されている。よって、第２サンギア３１の角速度はＶ［ｒａｄ／ｓ］である。第２キャリア３３は、第１リングギア２４と連結されている。よって、第２キャリア３３の角速度は０．５２１Ｖ［ｒａｄ／ｓ］である。
【００５３】
第２遊星歯車機構３０は、ピニオンギアを２つ有するダブルピニオン式の遊星歯車機構であるため、第２サンギア３１から第２リングギア３４に伝わる回転力は第２キャリア３３で反転する。回転力は、第２キャリア３３から第２リングギア３４へ伝わる際、第２サンギア３１から第２キャリア３３へ伝わる時の変化率に−１を乗算した変化率で反転して伝わる。すなわち、図２中では、θ１とθ２とが等しくなる。これにより、第２リングギア３４の角速度は０．１４３Ｖ［ｒａｄ／ｓ］となる。以上により、変速機構１３の変速比は、Ｖ／０．１４３Ｖ＝６．９９となる。
【００５４】
ここで、第１キャリア２３に作用する反トルクは、−（第２分配回転力Ｔ６＋（−循環回転力Ｔ３））であり、４４９．４Ｎｍとなる。第１キャリア２３に作用する反トルクは、すべてクラッチ機構４０によって保持される。クラッチ装置４０が、保持することのできるトルクには限界があり、この限界を超えたトルクがクラッチ装置４０に作用すると、クラッチ装置４０に滑りが生じる。ホイールＨに出力される第１分配回転力Ｔ５は、第１モータ１１のトルクである第１回転力Ｔ１に比例して大きくなるが、第１キャリア２３に作用する反トルクの大きさも、第１回転力Ｔ１に比例して大きくなる。その結果、ホイールＨに出力される第１分配回転力Ｔ５は、クラッチ装置４０が保持することのできるトルクの限界に制限される。すなわち、ホイールＨに出力される第１分配回転力Ｔ５の最大値を大きくするためには、第１モータ１１のトルクを大きくするだけではなく、クラッチ装置４０のトルク容量を大きくする必要がある。本実施形態では、クラッチ装置４０は、スプラグ式ワンウェイクラッチ装置である。以下、スプラグ式ワンウェイクラッチ装置であるクラッチ装置４０について説明する。
【００５５】
図５−１は、実施形態１のクラッチ装置を示す分解説明図である。図５−２は、実施形態１のクラッチ装置を示す説明図である。図６は、実施形態１のクラッチ装置のスプラグを拡大して示す説明図である。図５−１および図５−２に示すように、クラッチ装置４０は、第２部材としての内輪４１と、第１部材としての外輪４２と、複数のスプラグ４３とを含む。なお、内輪４１が第１部材として機能し、外輪４２が第２部材として機能してもよい。内輪４１及び外輪４２は、筒状部材である。内輪４１は、外輪４２の内側に配置される。内輪４１と外輪４２との一方は、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４１は第１キャリア２３に連結され、外輪４２はケーシングＧに連結される。
【００５６】
スプラグ４３は、摩擦により内輪４１と外輪４２とを係合させる摩擦係合部材である。スプラグ４３は、柱状の部材であり、底面が、中央がくびれた繭状の形状である。図６に示した円Ｃは、スプラグ４３の底面により規定される図形に外接する円である。スプラグ４３の側面のうち、スプラグ４３が内輪４１に接触する面である内輪接触面６１は、円Ｃを底面とした円柱が有する側面の曲率よりも大きい曲率を持つ曲面である。スプラグ４３の側面のうち、スプラグ４３が外輪４２に接触する面である外輪接触面６２も、円Ｃを底面とした円柱が有する側面の曲率よりも大きい曲率を持つ曲面である。ただし、内輪接触面６１の曲率と外輪接触面６２の曲率とは異なっていてもよい。複数のスプラグ４３は、内輪４１の外周部と外輪４２の内周部との間に、内輪４１及び外輪４２の周方向に沿って等間隔に配置される。
【００５７】
内輪４１及び外輪４２の周方向におけるスプラグ４３の長さは、円Ｃの直径よりも小さい。したがって、内輪４１の外周部と外輪４２の内周部との間に配置する場合に必要な周方向の長さは、円Ｃを底面とする円柱よりも、スプラグ４３の方が短い。その結果、内輪４１の外周部と外輪４２の内周部との間に、円Ｃを底面とする円柱と比較して多くのスプラグ４３を配置することができる。
【００５８】
スプラグ式ワンウェイクラッチ装置、カムクラッチ装置及びローラクラッチ装置のトルク容量を決定する主な要因は、スプラグ、カム、ローラのような摩擦係合部材が、内輪と外輪とに接触する際の圧力（接触圧力）である。この接触圧力が、内輪、外輪、及び摩擦係合部材の材料によって決まる、ある一定の閾値を超えると、各クラッチ装置は、作用するトルクを保持することができなくなる。クラッチ装置を構成する摩擦係合部材が多数になるほど、クラッチ装置に作用するトルクは多くの摩擦係合部材に分散され、摩擦係合部材が、内輪および外輪と接触する際の圧力は小さくなる。したがって、摩擦係合部材が多数になるほどクラッチ装置のトルク容量は大きくなる。
【００５９】
クラッチ装置４０は、摩擦係合部材としてスプラグ４３が用いられているので、円Ｃに類似した底面を持つカムの数よりも多数のスプラグ４３をクラッチ装置４０に配置することができる。その結果、クラッチ装置４０と同一の取り付け寸法を持つカムクラッチ装置のトルク容量よりも、クラッチ装置４０のトルク容量を大きくすることができる。クラッチ装置４０のトルク容量を大きくすることができるので、ホイールＨに出力される第１分配回転力Ｔ５の最大値を大きくすることができる。
【００６０】
図６に示すように、クラッチ装置４０は、リボンスプリング５８（弾性部材）と、外側保持器５９（第１の保持器）と、内側保持器６０（第２の保持器）とを含む。リボンスプリング５８は、各スプラグ４３を内輪４１と外輪４２とに接触させる弾性部材であり、例えばステンレス薄板をプレス加工して構成される。リボンスプリング５８は、梯子状部材を環にした形状であり、周方向に伸縮可能である。リボンスプリング５８により、非係合状態であってもスプラグ４３は内輪４１及び外輪４２に接触させられているため、非係合状態から係合状態に移るときのバックラッシが少なくなり、内輪４１または外輪４２に回転力が作用した際に、スプラグ４３は迅速に内輪４１及び外輪４２と噛み合うことができる。よって、クラッチ装置４０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４１と外輪４２との間で力は伝達されていない。また、係合状態では、内輪４１と外輪４２との間で力は伝達されている。
【００６１】
外側保持器５９及び内側保持器６０の形状は、いずれも円筒形状である。外側保持器５９の側面には、周方向に矩形の複数の開口部６３ａ（第１の開口部）が、互いに等間隔に形成されている。外側保持器５９は、外輪４２の内側に配置される。内側保持器６０の外径は、外側保持器５９の内径よりも小さく、内側保持器６０は、外側保持器５９の内側に配置される。内側保持器６０の側面には、周方向に、外側保持器５９に形成された開口部６３ａと同数の開口部６３ｂ（第２の開口部）が、周方向に向かって互いに等間隔に形成されている。開口部６３ａと開口部６３ｂとが対向するように、外側保持器５９に対して内側保持器６０は配置されている。外側保持器５９の開口部６３ａとこれに対向する内側保持器６０の開口部６３ｂとにスプラグ４３が挿し通されることにより、外側保持器５９と内側保持器６０とが、複数のスプラグ４３を保持する。
【００６２】
複数の開口部６３ａが外側保持器５９の周方向に、及び複数の開口部６３ｂが内側保持器６０の周方向に、それぞれ等間隔に形成されている結果、複数のスプラグ４３は、外側保持器５９の周方向、すなわち内側保持器６０の周方向に向かって、互いに等間隔に配置されることになる。外輪接触面６２は、外側保持器５９に形成された開口部６３ａから外側保持器５９の径方向外側へ突出する。内輪接触面６１は、内側保持器６０に形成された開口部６３ｂから内側保持器６０の径方向内側へ突出する。
【００６３】
このように外側保持器５９と内側保持器６０とが複数のスプラグ４３を保持することにより、複数のスプラグ４３は、周方向に互いに等間隔に配置されると共に、複数のスプラグ４３の動きは同期する。その結果、クラッチ装置４０に作用する全トルクは、均等に分割されて各スプラグ４３に作用する。そのため、外側保持器５９及び内側保持器６０を備えていないクラッチ装置と比較して、クラッチ装置４０のトルク容量を大きくすることができる。
【００６４】
クラッチ装置４０は、ワンウェイクラッチ装置である。ワンウェイクラッチ装置とは、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は、図１及び図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。クラッチ装置４０は、内輪４１に第１方向（図５−２及び図６における矢印方向）の回転力が作用すると、スプラグ４３が内輪４１及び外輪４２と噛み合う。これにより、内輪４１と外輪４２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。よって、クラッチ装置４０は、第１キャリア２３の回転を規制できる。また、クラッチ装置４０は、内輪４１に第２方向の回転力が作用すると、スプラグ４３が内輪４１及び外輪４２と噛み合わない。これにより、内輪４１と外輪４２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。よって、クラッチ装置４０は、第１キャリア２３の回転を規制しない。このようにして、クラッチ装置４０は、ワンウェイクラッチ装置としての機能を実現する。
【００６５】
本実施形態の場合、クラッチ装置４０は、第１変速状態、すなわち第２モータ１２が作動していない状態であって、電動車両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１に示す第１キャリア２３が回転（自転）する方向に内輪４１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、電動車両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４１が回転する方向である。この状態で、第２モータ１２が作動すると、後に述べるように、第２キャリア３３の回転方向は逆転する。これにより、クラッチ装置４０は、第２変速状態の時、すなわち第２モータ１２が作動し、かつ、電動車両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非係合状態となる。以上により、クラッチ装置４０は、第２モータ１２が作動するか否かによって従動的に係合状態と非係合状態とを切り替えできる。
【００６６】
クラッチ装置４０は、ワンウェイクラッチ装置であるので、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。クラッチ装置４０は、内輪４１または外輪４２（本実施形態では内輪４１）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ため、部品点数を低減でき、かつ、自身（クラッチ装置４０）を小型化できる。
【００６７】
次に、第２変速状態について説明する。図３は、実施形態１の電動車両駆動装置が第２変速状態の時に回転力が伝わる経路を示す説明図である。第２変速状態では、第１モータ１１は作動する。第２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Ｔ７とする。また、第２変速状態では、第２モータ１２は作動する。第２変速状態の時に、第２モータ１２が出力する回転力を第２回転力Ｔ８とする。また、クラッチ装置４０は非係合状態である。すなわち、第２変速状態では、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。これにより、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３に示す合成回転力Ｔ９は、ホイール軸受５０に伝えられるトルクを示し、単位はＮｍである。
【００６８】
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。これにより、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。
【００６９】
【数５】
【００７０】
ここで、第１サンギア２１と第１リングギア２４とは、互いに反対方向に回転（自転）するため、第２サンギア３１と第２キャリア３３とも、互いに反対方向に回転（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の角速度は遅くなる。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の角速度は速くなる。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１０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。
【００７１】
また、電動車両駆動装置１０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の角速度との組み合わせを複数有する。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。これにより、電動車両駆動装置１０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１０は、変速ショックを低減できる。
【００７２】
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、下記の式（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、下記の式（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。
【００７３】
【数６】
【００７４】
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。
【００７５】
【数７】
【００７６】
図４は、実施形態１の第１モータ及び第２モータの角速度−回転力特性の一例を示すグラフである。モータの出力軸の角速度と、その角速度で出力できる最大回転力とは、互いに関係する。この関係をモータの角速度−回転力特性（回転数−トルク特性、ＮＴ特性）という。よって、第１回転力ＴＡと、第２回転力ＴＢと、歯数Ｚ１と、歯数Ｚ４とは、第１モータ１１の出力軸の角速度が０から想定される最大角速度Ｎｍａｘの範囲内で、上記の式（７）を満たす必要がある。図４に示す角速度−回転力特性は、第１モータ１１の出力軸の角速度が０から想定される最大角速度Ｎｍａｘの範囲内で、第１回転力ＴＡと、第２回転力ＴＢと、歯数Ｚ１と、歯数Ｚ４とが上記の式（７）を満たす場合の第１モータ１１及び第２モータ１２の角速度−回転力特性の一例である。
【００７７】
図７は、実施形態１の電動車両駆動装置の外観を模式的に示す説明図である。図８は、図７のＡ−Ａ断面図である。図９は、実施形態１の電動車両駆動装置を分解して示す説明図である。以下、上記で説明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８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よりもホイールＨ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４本のボルトで締結される。
【００７８】
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４本のボルトで締結される。これにより、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８本のボルトで締結される。
【００７９】
図８及び図９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インシュレータ１１ｃと、第１ロータ１１ｄと、第１モータ出力軸１１ｅと、第１レゾルバ１１ｆとを含む。第１ステータコア１１ａは、筒状部材である。第１ステータコア１１ａは、図８に示すように、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、第１インシュレータ１１ｃを介して第１ステータコア１１ａに巻きつけられる。
【００８０】
第１ロータ１１ｄ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１１ｄは、第１ロータコア１１ｄ１と、第１マグネット１１ｄ２とを含む。第１ロータコア１１ｄ１は、筒状部材である。第１マグネット１１ｄ２は、第１ロータコア１１ｄ１の外周部に複数設けられる。第１モータ出力軸１１ｅは、棒状部材である。第１モータ出力軸１１ｅは、第１ロータコア１１ｄ１と連結される。第１レゾルバ１１ｆは、第１ロータコア１１ｄ１に設けられる。第１レゾルバ１１ｆは、第１ロータコア１１ｄ１の回転角度を検出する。
【００８１】
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インシュレータ１２ｃと、第２ロータ１２ｄと、第２レゾルバ１２ｆとを含む。第２ステータコア１２ａは、筒状部材である。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、第２インシュレータ１２ｃを介して第２ステータコア１２ａに巻きつけられる。
【００８２】
第２ロータ１２ｄ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１２ｄは、クラッチ装置４０と共に第４ケーシングＧ４によって、回転軸Ｒを中心に回転できるように支持される。第２ロータ１２ｄは、第２ロータコア１２ｄ１と、第２マグネット１２ｄ２とを含む。第２ロータコア１２ｄ１は、筒状部材である。第２マグネット１２ｄ２は、第２ロータコア１２ｄ１の外周部に複数設けられる。第２レゾルバ１２ｆは、第２ロータコア１２ｄ１に設けられる。第２レゾルバ１２ｆは、第２ロータコア１２ｄ１の回転角度を検出する。
【００８３】
ここで、第１ステータコア１１ａ及び第２ステータコア１２ａのより好ましい態様を説明する。インホイールモータは、小型化が求められると共に、より大きな回転力をホイールに伝達できることが要求される。このような、インホイールモータは、永久磁石同期モータを備える傾向がある。永久磁石同期モータは、渦電流によるエネルギーの損失を低減するために、プレス成形された薄板の電磁鋼板が積層されて、ステータコアやロータコアが形成される。
【００８４】
永久磁石同期モータのステータコアとロータコアとの間、いわゆるエアギャップで発生するせん断力は、エアギャップに面する部分の表面積に比例する。なぜならば、ステータコアとロータコアとの間に作用するせん断力のエアギャップでの密度は、エアギャップの磁束密度によって定まり、また、エアギャップの有効な磁束密度は、永久磁石の残留磁束密度とコア材料の無方向性電磁鋼板の飽和磁化（飽和磁束密度）などの材料特性で定まるためである。
【００８５】
また、永久磁石同期モータ用の永久磁石として用いることができる良好な特性を有する磁石としてネオジム磁石がある。しかしながら、ネオジム磁石の残留磁束密度は、１．４［Ｔ］程度である。一方、コア材料の無方向性電磁鋼板の飽和磁化（飽和磁束密度）は、１．９［Ｔ］程度である。以上により、特別に出力軸が高速で回転できるように設計されたモータや、特別に大きな回転力を出力できるように設計されたモータを除き、永久磁石同期モータのエアギャップ内でのせん断力の密度は、モータの大きさに関係なくほぼ一定となる。
【００８６】
したがって、ステータコアの断面形状と、ロータコアの断面形状とが同一であれば、モータが出力できる回転力は、ステータコア及びロータコアの回転軸方向の寸法に比例する。これは、ステータコアの断面形状と、ロータコアの断面形状とが同一であれば、モータの大きさが異なっても、エアギャップの半径が等しいためである。なお、ここでいう断面形状は、モータの回転軸に直交する仮想平面における断面形状である。また、ここでいう同一には、製造誤差や寸法誤差により断面形状が異なる場合も含まれる。
【００８７】
以上により、電動車両駆動装置１０は、回転軸Ｒ方向での第１ステータコア１１ａの寸法と、回転軸Ｒ方向での第２ステータコア１２ａの寸法とが調節されることで、第１回転力ＴＡと、第２回転力ＴＢと、歯数Ｚ１と、歯数Ｚ４とが上記の式（７）を満たすように設計されてもよい。例えば、回転軸Ｒに直交する仮想平面で切った第１ステータコア１１ａの断面形状（以下第１ステータコア１１ａの断面形状という）と、回転軸Ｒに直交する仮想平面で切った第２ステータコア１２ａの断面形状（以下第２ステータコア１２ａの断面形状という）とが同一である場合、回転軸Ｒ方向での第１ステータコア１１ａの寸法と、回転軸Ｒ方向での第２ステータコア１２ａの寸法との比は、上記の式（７）で算出される第１回転力ＴＡと第２回転力ＴＢとの比と等しく設定される。これにより、電動車両駆動装置１０は、第１回転力ＴＡと、第２回転力ＴＢと、歯数Ｚ１と、歯数Ｚ４とが上記の式（７）を満たすことになる。
【００８８】
本実施形態では、電動車両駆動装置１０は、第１ステータコア１１ａの断面形状と、第２ステータコア１２ａの断面形状とが同一である。これにより、電動車両駆動装置１０は、以下に説明する効果を奏する。モータの設計では、ステータコアの断面形状がモータの磁気特性に大きく関係するため、ステータコアの断面形状を変更すると、モータの設計に要求される労力が増大する。よって、電動車両駆動装置１０は、第１ステータコア１１ａの断面形状と、第２ステータコア１２ａの断面形状とが同一に形成されることで、設計に要する労力を低減できる。また、第１ステータコア１１ａの断面形状と、第２ステータコア１２ａの断面形状とが同一の場合、第１ステータコア１１ａ及び第２ステータコア１２ａは、同一の金型で製造されることができる。よって、電動車両駆動装置１０は、製造に要する労力を低減できる。また、電動車両駆動装置１０は、製造に要するコストを低減できる。
【００８９】
ここで、上述のように、電動車両駆動装置１０は、小型化が求められる。また、電動車両駆動装置１０は、ショックアブソーバよりも鉛直方向下側に配置される。よって、電動車両駆動装置１０は、軽量化が求められる。よって、第２ステータコア１２ａの回転軸Ｒ方向の寸法を過剰に大きくすることは好ましくない。さらに、上記の式（５）で示されるように、第２リングギア３４に作用する回転力は、第２サンギア３１の歯数Ｚ１と第２リングギア３４の歯数Ｚ４との比で決定される。よって、第２モータ１２が出力する回転力が増加しても、第２リングギア３４がホイールＨに伝達できる回転力の大きさは変化しない。以上により、第２ステータコア１２ａの回転軸Ｒ方向の寸法を過剰に大きくして第２モータ１２が出力する第２回転力ＴＢを第１モータ１１が出力する第１回転力ＴＡよりも過剰に大きくすることは好ましくない。以下に、第２ステータコア１２ａの回転軸Ｒ方向における好ましい寸法の設定方法を説明する。
【００９０】
図１０は、モータが出力する回転力の個体差の出現確率を示すグラフである。図１０では、モータが出力する回転力Ｔ［Ｎｍ］と設計値での回転力Ｔｄとの比である無次元回転力がどの程度の個体差を有するかを示している。図１０の縦軸は、個体差の出現確率密度を示し、横軸は無次元回転力を示す。モータが出力する回転力は、モータの寸法や、磁気特性などの要因により、図１０に示すように、設計値に対して最大で１８％程度の誤差が生じる。図１０に示すように、無次元回転力の標準偏差σは、０．０６程度である。
【００９１】
そこで、第１回転力ＴＡと第２回転力ＴＢとの比は、第２サンギア３１と第２キャリア３３との間に作用する回転力比の８２％以上に設定される。本実施形態では、第１ステータコア１１ａの断面形状と第２ステータコア１２ａの断面形状とが同一であるため、第１ステータコア１１ａの回転軸Ｒ方向の寸法と第２ステータコア１２ａの回転軸Ｒ方向の寸法との比は、上記の式（７）から算出される第１回転力ＴＡと第２回転力ＴＢとの比に対して３σすなわち１８％以内に設定される。すなわち、第１ステータコア１１ａの回転軸Ｒ方向の寸法と第２ステータコア１２ａの回転軸Ｒ方向の寸法との比は、前記回転力比の８２％以上１１８％以下に設定される。これにより、電動車両駆動装置１０は、第１モータ１１及び第２モータ１２の個体差により第１回転力ＴＡと、第２回転力ＴＢと、歯数Ｚ１と、歯数Ｚ４とが上記の式（７）を満たさせなくなるおそれを低減できる。
【００９２】
また、本実施形態では、第１ステータコア１１ａの断面形状と第２ステータコア１２ａの断面形状とが同一である場合を説明したが、さらに、第１ロータコア１１ｄ１の断面形状と第２ロータコア１２ｄ１の断面形状も同一である。これにより、電動車両駆動装置１０は、第１モータ１１及び第２モータ１２の設計及び製造に要する労力を低減できる。また、第１モータ１１及び第２モータ１２を製造するために要するコストを低減できる。
【００９３】
電動車両駆動装置１０は、さらに、図７と図８と図９とに示すスタットボルト５１と、図７及び図８に示すボルト５２と、ショックアブソーバ取付部５３と、第１セレーション５４と、図７に示す防水パネルコネクタ５５と、図８に示す第２セレーション５６と、ロックナット５７とを含む。図７に示すように、ホイール軸受５０は、例えば８本のボルト５２で第２ケーシングＧ２に締結される。防水パネルコネクタ５５は、第１ケーシングＧ１に設けられる。防水パネルコネクタ５５は、電力源と電気的に接続されることで、ケーシングＧ内に設けられる第１モータ１１及び第２モータ１２に電力を供給する。
【００９４】
図８に示すように、ホイール軸受５０は、外輪５０ａと、第１内輪５０ｂと、第２内輪５０ｃとを含む。外輪５０ａと、第１内輪５０ｂと、第２内輪５０ｃとは、筒状部材である。第１内輪５０ｂは外輪５０ａよりも径方向内側（回転軸Ｒ側）に設けられ、第２内輪５０ｃは第１内輪５０ｂよりも径方向内側（回転軸Ｒ側）に設けられる。また、第２内輪５０ｃは、第２遊星歯車機構３０を覆うように設けられる。すなわち、第２遊星歯車機構３０は、第２内輪５０ｃよりも径方向内側（回転軸Ｒ側）に設けられる。
【００９５】
第１内輪５０ｂ及び第２内輪５０ｃは、自身（第１内輪５０ｂ及び第２内輪５０ｃ）の外周部と外輪５０ａの内周部との間に転動体が設けられることで、外輪５０ａに対して回転軸Ｒを中心に回転（自転）できる。また、第２内輪５０ｃは、自身（第２内輪５０ｃ）の内周部に第２リングギア３４が設けられる。第２リングギア３４は、例えば、第２内輪５０ｃと一体に形成される。スタットボルト５１は、第２内輪５０ｃのフランジ部分に例えば４本設けられる。スタットボルト５１は、図示しないホイールに設けられた孔に挿入され、ホイールナットがねじ込まれる。これにより、ホイールは、ホイール軸受５０に取り付けられる。ロックナット５７は、ホイール軸受５０に適当な予圧を与える。これにより、ホイール軸受５０は、剛性が高められる。
【００９６】
ショックアブソーバ取付部５３は、第１ケーシングＧ１に設けられる。具体的には、ショックアブソーバ取付部５３は、第１ケーシングＧ１のうち、電動車両駆動装置１０が電動車両の車体に取り付けられた際に鉛直方向上側となる部分に設けられる。ショックアブソーバ取付部５３は、第１ボルト孔５３ａと、第２ボルト孔５３ｂとを含む。この第１ボルト孔５３ａ及び第２ボルト孔５３ｂにボルトが挿入され、前記ボルトにナットがねじ込まれることで、電動車両駆動装置１０は、電動車両の車体に締結される。
【００９７】
第１セレーション５４は、第２キャリア３３に形成される。具体的には、第２キャリア３３の両端部のうち、電動車両の車体側の端部の外周部に形成される。第１セレーション５４は、第２モータ１２の第２ロータ１２ｄに形成されたセレーションと嵌合する。これにより、第２ロータ１２ｄの回転力は、第２キャリア３３に連結される。また、第２キャリア３３は、第１セレーション５４が設けられる部分の内周部に第１リングギア２４が形成される。第２セレーション５６は、サンギアシャフト１４のうち、第１モータ出力軸１１ｅ側の端部に形成される。第２セレーション５６は、第１モータ出力軸１１ｅと嵌合する。これにより、サンギアシャフト１４は、第１モータ１１に連結される。
【００９８】
上記の構成により、電動車両駆動装置１０は、ホイールを保持し、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前記ホイールに伝えることで、電動車両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、ホイール軸受５０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１０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。また、本実施形態の電動車両駆動装置１０は、第２リングギア３４がホイール軸受５０に直接連結されているが、第２リングギア３４が歯車や継手を介してホイール軸受５０に連結されてもよい。
【００９９】
（実施形態２）
図１１は、実施形態２の電動車両駆動装置の構成を示す説明図である。図１１に示す実施形態２の電動車両駆動装置１００は、実施形態１の電動車両駆動装置１０と変速機構の構成が異なる。以下、実施形態１の電動車両駆動装置１０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１００は、変速機構１０３を含む。変速機構１０３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１０３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１０３は、ホイール軸受５０と連結され、変速された回転力をホイール軸受５０に伝える（出力する）。ホイール軸受５０は、電動車両のホイールＨが取り付けられる。
【０１００】
変速機構１０３は、第１遊星歯車機構７０と、第２遊星歯車機構８０と、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。
【０１０１】
第２サンギア８１は、回転軸Ｒ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Ｒ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Ｒと平行である。第３ピニオン回転軸Ｒｐ３は、例えば、回転軸Ｒと平行である。
【０１０２】
第２キャリア８３は、回転軸Ｒ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Ｒ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Ｒ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１モータ１１が作動すると、回転軸Ｒを中心に回転（自転）する。
【０１０３】
第１サンギア７１は、回転軸Ｒ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Ｒ）で回転できるようにサンギアシャフト６４に一体で形成される。そして、サンギアシャフト６４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Ｒを中心に回転する。
【０１０４】
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Ｒと平行である。第１キャリア７３は、回転軸Ｒ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Ｒ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。
【０１０５】
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Ｒ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、ホイールＨと連結される。これにより、第１リングギア７４が回転（自転）すると、ホイールＨは回転する。クラッチ装置９０は、第２キャリア８３の回転を規制できる。具体的には、クラッチ装置９０は、回転軸Ｒ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。クラッチ装置９０は、クラッチ装置４０と同様に、摩擦係合部材としてスプラグ４３が配置された、スプラグ式ワンウェイクラッチ装置である。クラッチ装置９０では、内輪に第２キャリア８３が接続されている。その他の構成については、クラッチ装置９０はクラッチ装置４０と同様である。クラッチ装置９０が、このような構成であることで、ホイールＨに出力される最大の回転力を大きくすることができる。次に、参考として、共線図を用いて第１変速状態での各部の角速度を説明する。
【０１０６】
図１２は、実施形態２の電動車両駆動装置が第１変速状態での各部の各回転速度を示す共線図である。以下、一例として、第２サンギア８１の角速度をＶ［ｒａｄ／ｓ］とする。また、Ｚ１と、Ｚ４と、Ｚ５と、Ｚ７とは、実施形態１のものと同一である。図１２に示すように、第２サンギア８１の角速度はＶ［ｒａｄ／ｓ］である。第２キャリア８３は、クラッチ装置９０により回転が規制されている。よって、第２キャリア８３の角速度は０［ｒａｄ／ｓ］である。第２遊星歯車機構８０は、ピニオンギアを２つ有するダブルピニオン式の遊星歯車機構であるため、第２サンギア８１から第２リングギア８４に伝わる回転力は第２キャリア８３で反転する。回転力は、第２キャリア８３から第２リングギア８４へ伝わる際、第２サンギア８１から第２キャリア８３へ伝わる時の変化率に−１を乗算した変化率で反転して伝わる。すなわち、図１２中では、θ３とθ４とが等しくなる。これにより、第２リングギア８４の角速度は０．４３７Ｖ［ｒａｄ／ｓ］である。
【０１０７】
第１サンギア７１は、第２サンギア８１と連結されている。よって、第１サンギア７１の角速度はＶ［ｒａｄ／ｓ］である。第１キャリア７３は、第２リングギア８４と連結されている。よって、第１キャリア７３の角速度は０．４３７Ｖ［ｒａｄ／ｓ］である。また、第１リングギア７４の角速度は０．１４３Ｖ［ｒａｄ／ｓ］となる。以上により、変速機構６３の変速比は、Ｖ／０．１４３Ｖ＝６．９９となる。このように、電動車両駆動装置１００は、実施形態１の電動車両駆動装置１０と同様の原理により、実施形態１の電動車両駆動装置１０が奏する効果と同様の効果を奏する。
【０１０８】
ただし、実施形態１の電動車両駆動装置１０と同様の原理により、電動車両駆動装置１００は、上式（７）を満たす代わりに、第１サンギア７１の歯数Ｚ５とし、第１リングギアの歯数をＺ７とすると、第１回転力ＴＡと、第２回転力ＴＢと、歯数Ｚ５と、歯数Ｚ７とが、下記の式（８）を満たすことになる。また、電動車両駆動装置１００の第１回転力ＴＡと第２回転力ＴＢとの比は、第１サンギア７１と第１キャリア７３との間に作用する回転力比の８２％以上に設定される。
【０１０９】
【数８】
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
以上のように、本発明に係るインホイールモータは、電動車両を駆動するために十分な回転力を確保し、かつ、エネルギーの損失を低減する技術に有用である。
【符号の説明】
【０１１１】
１０、１００ 電動車両駆動装置
１１ 第１モータ
１１ａ 第１ステータコア
１１ｂ 第１コイル
１１ｃ 第１インシュレータ
１１ｄ 第１ロータ
１１ｄ１ 第１ロータコア
１１ｄ２ 第１マグネット
１１ｅ 第１モータ出力軸
１１ｆ 第１レゾルバ
１２ 第２モータ
１２ａ 第２ステータコア
１２ｂ 第２コイル
１２ｃ 第２インシュレータ
１２ｄ 第２ロータ
１２ｄ１ 第２ロータコア
１２ｄ２ 第２マグネット
１２ｆ 第２レゾルバ
１３、１０３ 変速機構
１４、６４ サンギアシャフト
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、９０ クラッチ装置
４１ 内輪（第２部材）
４２ 外輪（第１部材）
４３ スプラグ
５０ ホイール軸受
５０ａ 外輪
５０ｂ 第１内輪
５０ｃ 第２内輪
５１ スタットボルト
５２ ボルト
５３ ショックアブソーバ取付部
５３ａ 第１ボルト孔
５３ｂ 第２ボルト孔
５４ 第１セレーション
５５ 防水パネルコネクタ
５６ 第２セレーション
５７ ロックナット
５８ リボンスプリング
５９ 外側保持器（第１の保持器）
６０ 内側保持器（第２の保持器）
６１ 内輪接触面
６２ 外輪接触面
６３ａ 開口部（第１の開口部）
６３ｂ 開口部（第２の開口部）
Ｇ ケーシング
Ｇ１ 第１ケーシング
Ｇ２ 第２ケーシング
Ｇ３ 第３ケーシング
Ｇ４ 第４ケーシング
Ｈ ホイール
Ｒ 回転軸
Ｒｐ１ 第１ピニオン回転軸
Ｒｐ２ 第２ピニオン回転軸
Ｒｐ３ 第３ピニオン回転軸
Ｔ１、Ｔ７、ＴＡ 第１回転力
Ｔ２、Ｔ８、ＴＢ 第２回転力
Ｔ３ 循環回転力
Ｔ４ 合成回転力
Ｔ５ 第１分配回転力
Ｔ６ 第２分配回転力
Ｔ９ 合成回転力
Ｚ１、Ｚ４、Ｚ５、Ｚ７ 歯数
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動車両を駆動するインホイールモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
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、ホイールの内部また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】
インホイールモータには、減速機構を備える方式のものと、減速機構を備えないダイレクトドライブ方式のものとがある。減速機構を備える方式のインホイールモータは、電動車両の発進時や登坂時（坂道を登る時）に、電動車両を駆動するために十分な回転力を確保しやすい。しかしながら、減速機構を備える方式のインホイールモータは、減速機構を介して回転力をホイールに伝えるため、減速機構での摩擦損失が生じる。減速機構を備えるインホイールモータは、モータの出力軸の回転速度がホイールの回転速度よりも常に速い。よって、減速機構を備える方式のインホイールモータは、特に、電動車両が高速で走行する時に、減速機構での摩擦損失によってエネルギーの損失が増大する。
【０００４】
一方、ダイレクトドライブ方式のインホイールモータは、減速機構を介さずに回転力をホイールに伝えるため、エネルギーの損失を低減できる。しかしながら、ダイレクトドライブ方式のインホイールモータは、減速機構によって回転力を増幅できない。これにより、ダイレクトドライブ方式のインホイールモータは、電動車両の発進時や登坂時に、電動車両を駆動するために十分な回転力を確保しにくい。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開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
特許文献１に開示されている技術は、動力循環経路を有する。特許文献１に開示されている技術は、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。よって、特許文献１に開示されている技術は、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に開示されている技術は、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に開示されている技術は、エネルギーの変換時にエネルギーの損失が生じる。
【０００７】
一方、インホイールモータの減速機構に、クラッチ装置が含まれている場合、クラッチ装置のトルク（回転力）容量によって、インホイールモータが出力できる最大のトルクが制限される場合がある。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、電動車両を駆動するために十分な回転力を確保し、かつ、エネルギーの損失を低減できるインホイールモータ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】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、第１の発明に係るインホイールモータは、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、第１部材と、前記第１部材に対して回転できる第２部材と、前記第２部材に第１方向の回転力が作用すると前記第１部材と前記第２部材との間で回転力を伝達し、前記第２部材に前記第１方向とは逆の第２方向の回転力が作用すると前記第１部材と前記第２部材との間で回転力を伝達しない複数のスプラグとを含み、前記第１キャリアの回転を規制できるクラッチ装置と、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共に、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い、かつ、電動車両のホイールと連結される第２リングギアと、を含み、前記第１方向は、前記電動車両を前進させるように前記第１モータが回転力を出力し、かつ、前記第２モータが作動していない際に前記第２部材が回転する方向であることを特徴とする。
【００１０】
上記構成により、第１の発明に係るインホイールモータは、第１変速状態と第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モータは作動し、第２モータは作動せず、クラッチ装置は係合状態である。第１変速状態で、第１の発明に係る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、第１の発明に係るインホイールモータは、回転力が循環する。これにより、第１の発明に係る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、第１の発明に係る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。
【００１１】
第２変速状態では、第１モータ及び第２モータは作動し、クラッチ装置は非係合状態である。第１の発明に係るインホイールモータは、第２変速状態の際、第２モータから出力される回転力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。これにより、第１の発明に係る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。これにより、第１の発明に係るインホイールモータは、摩擦損失を低減できる。
【００１２】
また、前記クラッチ装置が、第１部材と、前記第１部材に対して回転できる第２部材と、前記第２部材に第１方向の回転力が作用すると前記第１部材と前記第２部材との間で回転力を伝達し、前記第２部材に前記第１方向とは逆の第２方向の回転力が作用すると前記第１部材と前記第２部材との間で回転力を伝達しない複数のスプラグと、を含み、前記第１方向は、前記電動車両を前進させるように前記第１モータが回転力を出力し、かつ、前記第２モータが作動していない際に前記第２部材が回転する方向である構成であることで、第２部材に作用する回転力の方向が切り替えられることによって、係合状態と非係合状態とを切り替えできる。よって、ピストンを移動させるための機構や、電磁アクチュエータを必要としない。これにより、本発明に係るインホイールモータは、部品点数を低減でき、かつ、自身（クラッチ装置）を小型化できる。また、ピストンを移動させるための機構や、電磁アクチュエータを作動させるためのエネルギーが不要となる。
【００１３】
また、前記クラッチ装置が、摩擦係合部材としてスプラグを用いていることにより、スプラグを、円柱状のカムの数よりも多数第１部材と第２部材との間に配置することができる。そのため、前記クラッチ装置のトルク容量を、円柱状のカムを配置したカムクラッチ装置よりも大きくすることができる。その結果、第１部材と第２部材との間で伝達できる力の大きさはより大きくなるため、ホイールに出力する回転力の最大値を大きく設定することができる。
【００１４】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、第２の発明に係るインホイールモータは、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い、かつ、電動車両のホイールと連結される第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第２キャリアと、第１部材と、前記第１部材に対して回転できる第２部材と、前記第２部材に第１方向の回転力が作用すると前記第１部材と前記第２部材との間で回転力を伝達し、前記第２部材に前記第１方向とは逆の第２方向の回転力が作用すると前記第１部材と前記第２部材との間で回転力を伝達しない複数のスプラグとを含み、前記第２キャリアの回転を規制できるクラッチ装置と、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方向は、前記電動車両を前進させるように前記第１モータが回転力を出力し、かつ、前記第２モータが作動していない際に前記第２部材が回転する方向であることを特徴とする。
【００１５】
上記構成により、第２の発明に係るインホイールモータは、第１変速状態と第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モータは作動し、第２モータは作動せず、クラッチ装置は係合状態である。第１変速状態で、第２の発明に係る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、第２の発明に係るインホイールモータは、回転力が循環する。これにより、第２の発明に係る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、第２の発明に係る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、クラッチ装置は非係合状態である。第２の発明に係るインホイールモータは、第２変速状態の際、第２モータから出力される回転力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。これにより、第２の発明に係る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１リングギアの角速度との差を低減できる。これにより、第２の発明に係るインホイールモータは、摩擦損失を低減できる。
【００１７】
また本発明に係るインホイールモータは、前記クラッチ装置が、前記スプラグを前記第１部材と前記第２部材とに接触させる弾性部材を含むことを特徴とする。これにより、前記クラッチ装置が、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。
【００１８】
本発明に係るインホイールモータは、前記クラッチ装置が、前記複数のスプラグを互いに等間隔に保持する、第１の保持器と第２の保持器とを含むことを特徴とする。これにより、クラッチ装置に作用する全トルクは、均等に分割されて各スプラグに作用する。そのため、保持器を備えていないクラッチ装置と比較して、本発明に係るクラッチ装置のトルク容量をさらに大きくすることができる。
【００１９】
本発明の好ましい態様としては、前記第１の保持器は、互いに等間隔に配置された複数の第１の開口部を側面に有する円筒であり、前記第２の保持器は、互いに等間隔に配置された、前記第１の保持器と同数の第２の開口部を側面に有し、前記第１の保持器の内径よりも外径が小さい円筒であり、前記第１の開口部と前記第２の開口部とが対向するように、かつ前記第１の保持器の内側に前記第２の保持器が配置され、対向する前記第１の開口部と前記第２の開口部とに前記スプラグが挿し通されることが望ましい。
【００２０】
前記第１の発明の好ましい態様としては、前記第２モータが出力する第２回転力と、前記第１モータが出力する第１回転力との比は、前記第２サンギアと前記第２キャリアとの間に作用する回転力比の８２％以上であることが望ましい。
【００２１】
前記第１の発明に係るインホイールモータは、第１モータが出力する回転力であるＴＡと、第２モータが出力する回転力であるＴＢと、第２サンギアの歯数Ｚ１と、第２リングギアの歯数Ｚ４とが、後で説明する下記の式（７）を満たす必要がある。しかしながら、モータが出力する回転力は、モータの寸法や、磁気特性などの要因により、設計値に対して最大で１８％程度の誤差が生じる。前記第１の発明の好ましい態様に係るインホイールモータは、上記構成により、個体差によらず、第１モータが出力する回転力であるＴＡと、第２モータが出力する回転力であるＴＢと、第２サンギアの歯数Ｚ１と、第２リングギアの歯数Ｚ４とが、下記の式（７）を満たすことができる。
【００２２】
【数７】
【００２３】
前記第２の発明の好ましい態様としては、前記第２モータが出力する第２回転力と、前記第１モータが出力する第１回転力との比は、前記第１サンギアと前記第１キャリアとの間に作用する回転力比の８２％以上であることが望ましい。上記構成により、前記第２の発明の好ましい態様に係るインホイールモータは、個体差によらず、第１モータが出力する回転力であるＴＡと、第２モータが出力する回転力であるＴＢと、第１サンギアの歯数Ｚ５と、第１リングギアの歯数Ｚ７とが、後で説明する下記の式（８）を満たすことができる。
【００２４】
【数８】
【００２５】
本発明の好ましい態様としては、前記第１モータの回転軸に直交する平面で前記第１モータのステータコアを切った断面形状と、前記第２モータの回転軸に直交する平面で前記第２モータのステータコアを切った断面形状とは、同一であることが望ましい。
【００２６】
本発明に係るインホイールモータは、上記構成により、第１モータと第２モータとでステータコアの設計が共通するため、設計に要する労力を低減できる。また、第１モータのステータコアの断面形状と、第２モータのステータコアの断面形状とが同一の場合、第１モータのステータコア及び第２モータの第２ステータコアは、同一の金型で製造されることができる。よって、本発明に係るインホイールモータは、製造に要する労力を低減できる。また、本発明に係るインホイールモータは、製造に要するコストを低減できる。
【００２７】
前記第１の発明の好ましい態様としては、前記第１モータの回転軸方向における前記第１モータのステータコアの寸法と、前記第２モータの回転軸方向における前記第２モータのステータコアの寸法との比は、前記第２サンギアと前記第２キャリアとの間に作用する回転力比の８２％以上１１８％以下であることが望ましい。また前記第２の発明の好ましい態様としては、前記第１モータの回転軸方向における前記第１モータのステータコアの寸法と、前記第２モータの回転軸方向における前記第２モータのステータコアの寸法との比は、前記第１サンギアと前記第１キャリアとの間に作用する回転力比の８２％以上１１８％以下であることが望ましい。
【００２８】
ステータコアの断面形状が同一の場合、モータが出力する回転力の大きさは、回転軸方向のステータコアの寸法に比例する。よって、前記第１の発明の好ましい態様に係るインホイールモータは、上記構成により、第１モータが出力する回転力であるＴＡと、第２モータが出力する回転力であるＴＢと、第２サンギアの歯数Ｚ１と、第２リングギアの歯数Ｚ４とが、上記の式（７）を満たすことができる。また、前記第２の発明の好ましい態様に係るインホイールモータは、上記構成により、第１モータが出力する回転力であるＴＡと、第２モータが出力する回転力であるＴＢと、第１サンギアの歯数Ｚ５と、第１リングギアの歯数Ｚ７とが、上記の式（８）を満たすことができる。
【００２９】
本発明の好ましい態様としては、前記第１モータの回転軸に直交する平面で前記第１モータのロータコアを切った断面形状と、前記第２モータの回転軸に直交する平面で前記第２モータのロータコアを切った断面形状とは、同一であることが望ましい。
【００３０】
本発明に係るインホイールモータは、上記構成により、第１モータと第２モータとでロータコアの設計が共通するため、設計に要する労力を低減できる。また、第１モータのロータコアの断面形状と、第２モータのロータコアの断面形状とが同一の場合、第１モータのロータコア及び第２モータの第２ロータコアは、同一の金型で製造されることができる。よって、本発明に係るインホイールモータは、製造に要する労力を低減できる。また、本発明に係るインホイールモータは、製造に要するコストを低減できる。
【００３１】
本発明の好ましい態様としては、前記第１モータの回転軸方向における前記第１モータのロータコアの寸法と、前記第２モータの回転軸方向における前記第２モータのロータコアの寸法との比は、前記回転力比の８２％以上１１８％以下であることが望ましい。
【００３２】
ロータコアの断面形状が同一の場合、モータが出力する回転力の大きさは、回転軸方向のロータコアの寸法に比例する。よって、前記第１の発明の好ましい態様に係るインホイールモータは、上記構成により、第１モータが出力する回転力であるＴＡと、第２モータが出力する回転力であるＴＢと、第２サンギアの歯数Ｚ１と、第２リングギアの歯数Ｚ４とが、上記の式（７）を満たすことができる。また、前記第２の発明の好ましい態様に係るインホイールモータは、上記構成により、第１モータが出力する回転力であるＴＡと、第２モータが出力する回転力であるＴＢと、第１サンギアの歯数Ｚ５と、第１リングギアの歯数Ｚ７とが、上記の式（８）を満たすことができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明は、電動車両を駆動するために十分な回転力を確保し、かつ、エネルギーの損失を低減できるインホイールモータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、実施形態１の電動車両駆動装置の構成と、電動車両駆動装置が第１変速状態の時に回転力が伝わる経路とを示す説明図である。
【図２】図２は、実施形態１の電動車両駆動装置が第１変速状態での各部の各回転速度を示す共線図である。
【図３】図３は、実施形態１の電動車両駆動装置が第２変速状態の時に回転力が伝わる経路を示す説明図である。
【図４】図４は、実施形態１の第１モータ及び第２モータの角速度−回転力特性の一例を示すグラフである。
【図５−１】図５−１は、実施形態１のクラッチ装置の分解説明図である。
【図５−２】図５−２は、実施形態１のクラッチ装置を示す説明図である。
【図６】図６は、実施形態１のクラッチ装置のスプラグを拡大して示す説明図である。
【図７】図７は、実施形態１の電動車両駆動装置の外観を模式的に示す説明図である。
【図８】図８は、図７のＡ−Ａ断面図である。
【図９】図９は、実施形態１の電動車両駆動装置を分解して示す説明図である。
【図１０】図１０は、モータが出力する回転力の個体差の出現確率を示すグラフである。
【図１１】図１１は、実施形態２の電動車両駆動装置の構成を示す説明図である。
【図１２】図１２は、実施形態２の電動車両駆動装置が第１変速状態での各部の各回転速度を示す共線図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための形態（以下、実施形態という）によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。
【００３６】
（実施形態１）
図１は、実施形態１の電動車両駆動装置の構成と、電動車両駆動装置が第１変速状態の時に回転力が伝わる経路とを示す説明図である。図１に示すように、インホイールモータである電動車両駆動装置１０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、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とを収納する。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。これにより、変速機構１３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（入力される）。なお、ここでいうモータの作動とは、モータに電力が供給されて出力軸が回転することをいう。また、変速機構１３は、第２モータ１２と連結される。これにより、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）。そして、変速機構１３は、ホイール軸受５０と連結され、変速された回転力をホイール軸受５０に伝える（出力する）。ホイール軸受５０は、電動車両のホイールＨが取り付けられる。
【００３７】
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、クラッチ装置４０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Ｒ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。よって、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。これにより、第１サンギア２１は、第１モータ１１が作動すると、回転軸Ｒ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Ｒと平行である。
【００３９】
第１キャリア２３は、回転軸Ｒ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。これにより、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Ｒを中心に公転できるように第１ピニオンギア２２を保持することになる。第１リングギア２４は、回転軸Ｒ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。よって、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。これにより、第１リングギア２４は、第２モータ１２が作動すると、回転軸Ｒを中心に回転（自転）する。
【００４０】
クラッチ装置４０は、第１キャリア２３の回転を規制できる。具体的には、クラッチ装置４０は、回転軸Ｒ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、クラッチ装置４０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。クラッチ装置４０の詳細については後述する。
【００４１】
第２サンギア３１は、回転軸Ｒ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、同軸（回転軸Ｒ）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。これにより、第２サンギア３１は、第１モータ１１が作動すると、回転軸Ｒを中心に回転する。
【００４２】
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Ｒと平行である。
【００４３】
第２キャリア３３は、回転軸Ｒ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。これにより、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Ｒ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。これにより、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Ｒを中心に回転（自転）する。第２リングギア３４は、回転軸Ｒ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、ホイール軸受５０と連結される。これにより、第２リングギア３４が回転（自転）すると、ホイール軸受５０は回転する。次に、電動車両駆動装置１０における回転力の伝達経路について説明する。
【００４４】
電動車両駆動装置１０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、電動車両の発進時や登坂時（坂道を登る時）に用いられる第１変速状態、いわゆるローギア状態を電動車両駆動装置１０が実現する場合を説明する。第１変速状態では、第１モータ１１は作動する。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とする。また、第１変速状態の時、第２モータ１２は作動しない、すなわち空転する。また、クラッチ装置４０は係合状態である。すなわち、第１変速状態では、第１ピニオンギア２２は、ケーシングＧに対して公転できない状態となる。なお、図１に示す第１回転力Ｔ１と、循環回転力Ｔ３と、合成回転力Ｔ４と、第１分配回転力Ｔ５と、第２分配回転力Ｔ６との各回転力は、各部位に作用するトルクを示し、単位はＮｍである。
【００４５】
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と合流する。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。これにより、第２サンギア３１は、第１回転力Ｔ１と循環回転力Ｔ３とが合成された合成回転力Ｔ４が伝えられる。合成回転力Ｔ４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Ｔ４は、第２遊星歯車機構３０によって第１分配回転力Ｔ５と第２分配回転力Ｔ６とに分配される。第１分配回転力Ｔ５は、第２リングギア３４に分配された回転力である。第２分配回転力Ｔ６は、第２キャリア３３に分配された回転力である。
【００４６】
第１分配回転力Ｔ５は、第２リングギア３４からホイール軸受５０に伝えられる。これにより、ホイールＨは回転し、電動車両は走行する。第２分配回転力Ｔ６は、第１遊星歯車機構２０に入力される。具体的には、第２分配回転力Ｔ６は、第１リングギア２４に伝えられる。第２分配回転力Ｔ６は、第１遊星歯車機構２０によって減少される。具体的には、第２分配回転力Ｔ６は、第１リングギア２４から第１ピニオンギア２２を介して第１サンギア２１に伝わる際に変速されることで減少される。また、第２分配回転力Ｔ６は、第１リングギア２４から第１ピニオンギア２２を介して第１サンギア２１に伝わる際に、自身（第２分配回転力Ｔ６）の回転方向が逆転される。これにより、第２分配回転力Ｔ６は、循環回転力Ｔ３となって第１サンギア２１に伝えられる。
【００４７】
このように、第１モータ１１から第１サンギア２１に入力された第１回転力Ｔ１は、増幅されつつ、増幅された回転力の一部が第１分配回転力Ｔ５として出力される。そして、増幅された回転力の残りの回転力は、第２キャリア３３から第１リングギア２４及び第１ピニオンギア２２を介して循環回転力Ｔ３として第１サンギア２１に伝えられる。第１サンギア２１に伝えられた循環回転力Ｔ３は、第１回転力Ｔ１と合流して合成回転力Ｔ４となり第２サンギア３１に伝えられる。
【００４８】
以上のように、電動車両駆動装置１０は、第１遊星歯車機構２０と第２遊星歯車機構３０との間で、回転力の一部が循環する。これにより、電動車両駆動装置１０は、より大きな変速比を実現できる。すなわち、電動車両駆動装置１０は、第１変速状態の時に、より大きな回転力をホイールＨに伝達できる。以下に、第１回転力Ｔ１から第２分配回転力Ｔ６の値の一例を説明する。
【００４９】
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。以下に、電動車両駆動装置１０の各部に作用する回転力（図１に示す循環回転力Ｔ３、合成回転力Ｔ４、第１分配回転力Ｔ５、第２分配回転力Ｔ６）の第１回転力Ｔ１に対する比を数式で示す。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。
【００５０】
【数１】
【数２】
【数３】
【数４】
【００５１】
一例として、歯数Ｚ１を３１、歯数Ｚ４を７１、歯数Ｚ５を３７、歯数Ｚ７を７１とする。また、第１回転力Ｔ１を７５Ｎｍとする。すると、循環回転力Ｔ３は１５４．０Ｎｍ、合成回転力Ｔ４は２２９．０Ｎｍ、第１分配回転力Ｔ５は５２４.４Ｎｍ、第２分配回転力Ｔ６は、−２９５．４Ｎｍ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６．９９倍に増幅してホイールＨに出力できる。次に、共線図を用いて第１変速状態での各部の角速度を説明する。
【００５２】
図２は、実施形態１の電動車両駆動装置が第１変速状態での各部の各回転速度を示す共線図である。以下、一例として、第１サンギア２１の角速度をＶ［ｒａｄ／ｓ］とする。また、負の値となる角速度は、第１回転力ＴＡとは逆方向の回転であることを示す。図２に示すように、第１サンギア２１の角速度はＶ［ｒａｄ／ｓ］である。第１キャリア２３は、クラッチ装置４０により回転が規制されている。よって、第１キャリア２３の角速度は０［ｒａｄ／ｓ］である。第１リングギア２４の角速度は０．５２１Ｖ［ｒａｄ／ｓ］である。第２サンギア３１は、第１サンギア２１と連結されている。よって、第２サンギア３１の角速度はＶ［ｒａｄ／ｓ］である。第２キャリア３３は、第１リングギア２４と連結されている。よって、第２キャリア３３の角速度は０．５２１Ｖ［ｒａｄ／ｓ］である。
【００５３】
第２遊星歯車機構３０は、ピニオンギアを２つ有するダブルピニオン式の遊星歯車機構であるため、第２サンギア３１から第２リングギア３４に伝わる回転力は第２キャリア３３で反転する。回転力は、第２キャリア３３から第２リングギア３４へ伝わる際、第２サンギア３１から第２キャリア３３へ伝わる時の変化率に−１を乗算した変化率で反転して伝わる。すなわち、図２中では、θ１とθ２とが等しくなる。これにより、第２リングギア３４の角速度は０．１４３Ｖ［ｒａｄ／ｓ］となる。以上により、変速機構１３の変速比は、Ｖ／０．１４３Ｖ＝６．９９となる。
【００５４】
ここで、第１キャリア２３に作用する反トルクは、−（第２分配回転力Ｔ６＋（−循環回転力Ｔ３））であり、４４９．４Ｎｍとなる。第１キャリア２３に作用する反トルクは、すべてクラッチ機構４０によって保持される。クラッチ装置４０が、保持することのできるトルクには限界があり、この限界を超えたトルクがクラッチ装置４０に作用すると、クラッチ装置４０に滑りが生じる。ホイールＨに出力される第１分配回転力Ｔ５は、第１モータ１１のトルクである第１回転力Ｔ１に比例して大きくなるが、第１キャリア２３に作用する反トルクの大きさも、第１回転力Ｔ１に比例して大きくなる。その結果、ホイールＨに出力される第１分配回転力Ｔ５は、クラッチ装置４０が保持することのできるトルクの限界に制限される。すなわち、ホイールＨに出力される第１分配回転力Ｔ５の最大値を大きくするためには、第１モータ１１のトルクを大きくするだけではなく、クラッチ装置４０のトルク容量を大きくする必要がある。本実施形態では、クラッチ装置４０は、スプラグ式ワンウェイクラッチ装置である。以下、スプラグ式ワンウェイクラッチ装置であるクラッチ装置４０について説明する。
【００５５】
図５−１は、実施形態１のクラッチ装置を示す分解説明図である。図５−２は、実施形態１のクラッチ装置を示す説明図である。図６は、実施形態１のクラッチ装置のスプラグを拡大して示す説明図である。図５−１および図５−２に示すように、クラッチ装置４０は、第２部材としての内輪４１と、第１部材としての外輪４２と、複数のスプラグ４３とを含む。なお、内輪４１が第１部材として機能し、外輪４２が第２部材として機能してもよい。内輪４１及び外輪４２は、筒状部材である。内輪４１は、外輪４２の内側に配置される。内輪４１と外輪４２との一方は、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４１は第１キャリア２３に連結され、外輪４２はケーシングＧに連結される。
【００５６】
スプラグ４３は、摩擦により内輪４１と外輪４２とを係合させる摩擦係合部材である。スプラグ４３は、柱状の部材であり、底面が、中央がくびれた繭状の形状である。図６に示した円Ｃは、スプラグ４３の底面により規定される図形に外接する円である。スプラグ４３の側面のうち、スプラグ４３が内輪４１に接触する面である内輪接触面６１は、円Ｃを底面とした円柱が有する側面の曲率よりも大きい曲率を持つ曲面である。スプラグ４３の側面のうち、スプラグ４３が外輪４２に接触する面である外輪接触面６２も、円Ｃを底面とした円柱が有する側面の曲率よりも大きい曲率を持つ曲面である。ただし、内輪接触面６１の曲率と外輪接触面６２の曲率とは異なっていてもよい。複数のスプラグ４３は、内輪４１の外周部と外輪４２の内周部との間に、内輪４１及び外輪４２の周方向に沿って等間隔に配置される。
【００５７】
内輪４１及び外輪４２の周方向におけるスプラグ４３の長さは、円Ｃの直径よりも小さい。したがって、内輪４１の外周部と外輪４２の内周部との間に配置する場合に必要な周方向の長さは、円Ｃを底面とする円柱よりも、スプラグ４３の方が短い。その結果、内輪４１の外周部と外輪４２の内周部との間に、円Ｃを底面とする円柱と比較して多くのスプラグ４３を配置することができる。
【００５８】
スプラグ式ワンウェイクラッチ装置、カムクラッチ装置及びローラクラッチ装置のトルク容量を決定する主な要因は、スプラグ、カム、ローラのような摩擦係合部材が、内輪と外輪とに接触する際の圧力（接触圧力）である。この接触圧力が、内輪、外輪、及び摩擦係合部材の材料によって決まる、ある一定の閾値を超えると、各クラッチ装置は、作用するトルクを保持することができなくなる。クラッチ装置を構成する摩擦係合部材が多数になるほど、クラッチ装置に作用するトルクは多くの摩擦係合部材に分散され、摩擦係合部材が、内輪および外輪と接触する際の圧力は小さくなる。したがって、摩擦係合部材が多数になるほどクラッチ装置のトルク容量は大きくなる。
【００５９】
クラッチ装置４０は、摩擦係合部材としてスプラグ４３が用いられているので、円Ｃに類似した底面を持つカムの数よりも多数のスプラグ４３をクラッチ装置４０に配置することができる。その結果、クラッチ装置４０と同一の取り付け寸法を持つカムクラッチ装置のトルク容量よりも、クラッチ装置４０のトルク容量を大きくすることができる。クラッチ装置４０のトルク容量を大きくすることができるので、ホイールＨに出力される第１分配回転力Ｔ５の最大値を大きくすることができる。
【００６０】
図６に示すように、クラッチ装置４０は、リボンスプリング５８（弾性部材）と、外側保持器５９（第１の保持器）と、内側保持器６０（第２の保持器）とを含む。リボンスプリング５８は、各スプラグ４３を内輪４１と外輪４２とに接触させる弾性部材であり、例えばステンレス薄板をプレス加工して構成される。リボンスプリング５８は、梯子状部材を環にした形状であり、周方向に伸縮可能である。リボンスプリング５８により、非係合状態であってもスプラグ４３は内輪４１及び外輪４２に接触させられているため、非係合状態から係合状態に移るときのバックラッシが少なくなり、内輪４１または外輪４２に回転力が作用した際に、スプラグ４３は迅速に内輪４１及び外輪４２と噛み合うことができる。よって、クラッチ装置４０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４１と外輪４２との間で力は伝達されていない。また、係合状態では、内輪４１と外輪４２との間で力は伝達されている。
【００６１】
外側保持器５９及び内側保持器６０の形状は、いずれも円筒形状である。外側保持器５９の側面には、周方向に矩形の複数の開口部６３ａ（第１の開口部）が、互いに等間隔に形成されている。外側保持器５９は、外輪４２の内側に配置される。内側保持器６０の外径は、外側保持器５９の内径よりも小さく、内側保持器６０は、外側保持器５９の内側に配置される。内側保持器６０の側面には、周方向に、外側保持器５９に形成された開口部６３ａと同数の開口部６３ｂ（第２の開口部）が、周方向に向かって互いに等間隔に形成されている。開口部６３ａと開口部６３ｂとが対向するように、外側保持器５９に対して内側保持器６０は配置されている。外側保持器５９の開口部６３ａとこれに対向する内側保持器６０の開口部６３ｂとにスプラグ４３が挿し通されることにより、外側保持器５９と内側保持器６０とが、複数のスプラグ４３を保持する。
【００６２】
複数の開口部６３ａが外側保持器５９の周方向に、及び複数の開口部６３ｂが内側保持器６０の周方向に、それぞれ等間隔に形成されている結果、複数のスプラグ４３は、外側保持器５９の周方向、すなわち内側保持器６０の周方向に向かって、互いに等間隔に配置されることになる。外輪接触面６２は、外側保持器５９に形成された開口部６３ａから外側保持器５９の径方向外側へ突出する。内輪接触面６１は、内側保持器６０に形成された開口部６３ｂから内側保持器６０の径方向内側へ突出する。
【００６３】
このように外側保持器５９と内側保持器６０とが複数のスプラグ４３を保持することにより、複数のスプラグ４３は、周方向に互いに等間隔に配置されると共に、複数のスプラグ４３の動きは同期する。その結果、クラッチ装置４０に作用する全トルクは、均等に分割されて各スプラグ４３に作用する。そのため、外側保持器５９及び内側保持器６０を備えていないクラッチ装置と比較して、クラッチ装置４０のトルク容量を大きくすることができる。
【００６４】
クラッチ装置４０は、ワンウェイクラッチ装置である。ワンウェイクラッチ装置とは、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は、図１及び図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。クラッチ装置４０は、内輪４１に第１方向（図５−２及び図６における矢印方向）の回転力が作用すると、スプラグ４３が内輪４１及び外輪４２と噛み合う。これにより、内輪４１と外輪４２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。よって、クラッチ装置４０は、第１キャリア２３の回転を規制できる。また、クラッチ装置４０は、内輪４１に第２方向の回転力が作用すると、スプラグ４３が内輪４１及び外輪４２と噛み合わない。これにより、内輪４１と外輪４２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。よって、クラッチ装置４０は、第１キャリア２３の回転を規制しない。このようにして、クラッチ装置４０は、ワンウェイクラッチ装置としての機能を実現する。
【００６５】
本実施形態の場合、クラッチ装置４０は、第１変速状態、すなわち第２モータ１２が作動していない状態であって、電動車両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１に示す第１キャリア２３が回転（自転）する方向に内輪４１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、電動車両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４１が回転する方向である。この状態で、第２モータ１２が作動すると、後に述べるように、第２キャリア３３の回転方向は逆転する。これにより、クラッチ装置４０は、第２変速状態の時、すなわち第２モータ１２が作動し、かつ、電動車両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非係合状態となる。以上により、クラッチ装置４０は、第２モータ１２が作動するか否かによって従動的に係合状態と非係合状態とを切り替えできる。
【００６６】
クラッチ装置４０は、ワンウェイクラッチ装置であるので、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。クラッチ装置４０は、内輪４１または外輪４２（本実施形態では内輪４１）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ため、部品点数を低減でき、かつ、自身（クラッチ装置４０）を小型化できる。
【００６７】
次に、第２変速状態について説明する。図３は、実施形態１の電動車両駆動装置が第２変速状態の時に回転力が伝わる経路を示す説明図である。第２変速状態では、第１モータ１１は作動する。第２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Ｔ７とする。また、第２変速状態では、第２モータ１２は作動する。第２変速状態の時に、第２モータ１２が出力する回転力を第２回転力Ｔ８とする。また、クラッチ装置４０は非係合状態である。すなわち、第２変速状態では、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。これにより、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３に示す合成回転力Ｔ９は、ホイール軸受５０に伝えられるトルクを示し、単位はＮｍである。
【００６８】
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。これにより、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。
【００６９】
【数５】
【００７０】
ここで、第１サンギア２１と第１リングギア２４とは、互いに反対方向に回転（自転）するため、第２サンギア３１と第２キャリア３３とも、互いに反対方向に回転（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の角速度は遅くなる。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の角速度は速くなる。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１０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。
【００７１】
また、電動車両駆動装置１０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の角速度との組み合わせを複数有する。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。これにより、電動車両駆動装置１０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１０は、変速ショックを低減できる。
【００７２】
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、下記の式（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、下記の式（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。
【００７３】
【数６】
【００７４】
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。
【００７５】
【数７】
【００７６】
図４は、実施形態１の第１モータ及び第２モータの角速度−回転力特性の一例を示すグラフである。モータの出力軸の角速度と、その角速度で出力できる最大回転力とは、互いに関係する。この関係をモータの角速度−回転力特性（回転数−トルク特性、ＮＴ特性）という。よって、第１回転力ＴＡと、第２回転力ＴＢと、歯数Ｚ１と、歯数Ｚ４とは、第１モータ１１の出力軸の角速度が０から想定される最大角速度Ｎｍａｘの範囲内で、上記の式（７）を満たす必要がある。図４に示す角速度−回転力特性は、第１モータ１１の出力軸の角速度が０から想定される最大角速度Ｎｍａｘの範囲内で、第１回転力ＴＡと、第２回転力ＴＢと、歯数Ｚ１と、歯数Ｚ４とが上記の式（７）を満たす場合の第１モータ１１及び第２モータ１２の角速度−回転力特性の一例である。
【００７７】
図７は、実施形態１の電動車両駆動装置の外観を模式的に示す説明図である。図８は、図７のＡ−Ａ断面図である。図９は、実施形態１の電動車両駆動装置を分解して示す説明図である。以下、上記で説明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８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よりもホイールＨ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４本のボルトで締結される。
【００７８】
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４本のボルトで締結される。これにより、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８本のボルトで締結される。
【００７９】
図８及び図９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インシュレータ１１ｃと、第１ロータ１１ｄと、第１モータ出力軸１１ｅと、第１レゾルバ１１ｆとを含む。第１ステータコア１１ａは、筒状部材である。第１ステータコア１１ａは、図８に示すように、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、第１インシュレータ１１ｃを介して第１ステータコア１１ａに巻きつけられる。
【００８０】
第１ロータ１１ｄ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１１ｄは、第１ロータコア１１ｄ１と、第１マグネット１１ｄ２とを含む。第１ロータコア１１ｄ１は、筒状部材である。第１マグネット１１ｄ２は、第１ロータコア１１ｄ１の外周部に複数設けられる。第１モータ出力軸１１ｅは、棒状部材である。第１モータ出力軸１１ｅは、第１ロータコア１１ｄ１と連結される。第１レゾルバ１１ｆは、第１ロータコア１１ｄ１に設けられる。第１レゾルバ１１ｆは、第１ロータコア１１ｄ１の回転角度を検出する。
【００８１】
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インシュレータ１２ｃと、第２ロータ１２ｄと、第２レゾルバ１２ｆとを含む。第２ステータコア１２ａは、筒状部材である。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、第２インシュレータ１２ｃを介して第２ステータコア１２ａに巻きつけられる。
【００８２】
第２ロータ１２ｄ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１２ｄは、クラッチ装置４０と共に第４ケーシングＧ４によって、回転軸Ｒを中心に回転できるように支持される。第２ロータ１２ｄは、第２ロータコア１２ｄ１と、第２マグネット１２ｄ２とを含む。第２ロータコア１２ｄ１は、筒状部材である。第２マグネット１２ｄ２は、第２ロータコア１２ｄ１の外周部に複数設けられる。第２レゾルバ１２ｆは、第２ロータコア１２ｄ１に設けられる。第２レゾルバ１２ｆは、第２ロータコア１２ｄ１の回転角度を検出する。
【００８３】
ここで、第１ステータコア１１ａ及び第２ステータコア１２ａのより好ましい態様を説明する。インホイールモータは、小型化が求められると共に、より大きな回転力をホイールに伝達できることが要求される。このような、インホイールモータは、永久磁石同期モータを備える傾向がある。永久磁石同期モータは、渦電流によるエネルギーの損失を低減するために、プレス成形された薄板の電磁鋼板が積層されて、ステータコアやロータコアが形成される。
【００８４】
永久磁石同期モータのステータコアとロータコアとの間、いわゆるエアギャップで発生するせん断力は、エアギャップに面する部分の表面積に比例する。なぜならば、ステータコアとロータコアとの間に作用するせん断力のエアギャップでの密度は、エアギャップの磁束密度によって定まり、また、エアギャップの有効な磁束密度は、永久磁石の残留磁束密度とコア材料の無方向性電磁鋼板の飽和磁化（飽和磁束密度）などの材料特性で定まるためである。
【００８５】
また、永久磁石同期モータ用の永久磁石として用いることができる良好な特性を有する磁石としてネオジム磁石がある。しかしながら、ネオジム磁石の残留磁束密度は、１．４［Ｔ］程度である。一方、コア材料の無方向性電磁鋼板の飽和磁化（飽和磁束密度）は、１．９［Ｔ］程度である。以上により、特別に出力軸が高速で回転できるように設計されたモータや、特別に大きな回転力を出力できるように設計されたモータを除き、永久磁石同期モータのエアギャップ内でのせん断力の密度は、モータの大きさに関係なくほぼ一定となる。
【００８６】
したがって、ステータコアの断面形状と、ロータコアの断面形状とが同一であれば、モータが出力できる回転力は、ステータコア及びロータコアの回転軸方向の寸法に比例する。これは、ステータコアの断面形状と、ロータコアの断面形状とが同一であれば、モータの大きさが異なっても、エアギャップの半径が等しいためである。なお、ここでいう断面形状は、モータの回転軸に直交する仮想平面における断面形状である。また、ここでいう同一には、製造誤差や寸法誤差により断面形状が異なる場合も含まれる。
【００８７】
以上により、電動車両駆動装置１０は、回転軸Ｒ方向での第１ステータコア１１ａの寸法と、回転軸Ｒ方向での第２ステータコア１２ａの寸法とが調節されることで、第１回転力ＴＡと、第２回転力ＴＢと、歯数Ｚ１と、歯数Ｚ４とが上記の式（７）を満たすように設計されてもよい。例えば、回転軸Ｒに直交する仮想平面で切った第１ステータコア１１ａの断面形状（以下第１ステータコア１１ａの断面形状という）と、回転軸Ｒに直交する仮想平面で切った第２ステータコア１２ａの断面形状（以下第２ステータコア１２ａの断面形状という）とが同一である場合、回転軸Ｒ方向での第１ステータコア１１ａの寸法と、回転軸Ｒ方向での第２ステータコア１２ａの寸法との比は、上記の式（７）で算出される第１回転力ＴＡと第２回転力ＴＢとの比と等しく設定される。これにより、電動車両駆動装置１０は、第１回転力ＴＡと、第２回転力ＴＢと、歯数Ｚ１と、歯数Ｚ４とが上記の式（７）を満たすことになる。
【００８８】
本実施形態では、電動車両駆動装置１０は、第１ステータコア１１ａの断面形状と、第２ステータコア１２ａの断面形状とが同一である。これにより、電動車両駆動装置１０は、以下に説明する効果を奏する。モータの設計では、ステータコアの断面形状がモータの磁気特性に大きく関係するため、ステータコアの断面形状を変更すると、モータの設計に要求される労力が増大する。よって、電動車両駆動装置１０は、第１ステータコア１１ａの断面形状と、第２ステータコア１２ａの断面形状とが同一に形成されることで、設計に要する労力を低減できる。また、第１ステータコア１１ａの断面形状と、第２ステータコア１２ａの断面形状とが同一の場合、第１ステータコア１１ａ及び第２ステータコア１２ａは、同一の金型で製造されることができる。よって、電動車両駆動装置１０は、製造に要する労力を低減できる。また、電動車両駆動装置１０は、製造に要するコストを低減できる。
【００８９】
ここで、上述のように、電動車両駆動装置１０は、小型化が求められる。また、電動車両駆動装置１０は、ショックアブソーバよりも鉛直方向下側に配置される。よって、電動車両駆動装置１０は、軽量化が求められる。よって、第２ステータコア１２ａの回転軸Ｒ方向の寸法を過剰に大きくすることは好ましくない。さらに、上記の式（５）で示されるように、第２リングギア３４に作用する回転力は、第２サンギア３１の歯数Ｚ１と第２リングギア３４の歯数Ｚ４との比で決定される。よって、第２モータ１２が出力する回転力が増加しても、第２リングギア３４がホイールＨに伝達できる回転力の大きさは変化しない。以上により、第２ステータコア１２ａの回転軸Ｒ方向の寸法を過剰に大きくして第２モータ１２が出力する第２回転力ＴＢを第１モータ１１が出力する第１回転力ＴＡよりも過剰に大きくすることは好ましくない。以下に、第２ステータコア１２ａの回転軸Ｒ方向における好ましい寸法の設定方法を説明する。
【００９０】
図１０は、モータが出力する回転力の個体差の出現確率を示すグラフである。図１０では、モータが出力する回転力Ｔ［Ｎｍ］と設計値での回転力Ｔｄとの比である無次元回転力がどの程度の個体差を有するかを示している。図１０の縦軸は、個体差の出現確率密度を示し、横軸は無次元回転力を示す。モータが出力する回転力は、モータの寸法や、磁気特性などの要因により、図１０に示すように、設計値に対して最大で１８％程度の誤差が生じる。図１０に示すように、無次元回転力の標準偏差σは、０．０６程度である。
【００９１】
そこで、第１回転力ＴＡと第２回転力ＴＢとの比は、第２サンギア３１と第２キャリア３３との間に作用する回転力比の８２％以上に設定される。本実施形態では、第１ステータコア１１ａの断面形状と第２ステータコア１２ａの断面形状とが同一であるため、第１ステータコア１１ａの回転軸Ｒ方向の寸法と第２ステータコア１２ａの回転軸Ｒ方向の寸法との比は、上記の式（７）から算出される第１回転力ＴＡと第２回転力ＴＢとの比に対して３σすなわち１８％以内に設定される。すなわち、第１ステータコア１１ａの回転軸Ｒ方向の寸法と第２ステータコア１２ａの回転軸Ｒ方向の寸法との比は、前記回転力比の８２％以上１１８％以下に設定される。これにより、電動車両駆動装置１０は、第１モータ１１及び第２モータ１２の個体差により第１回転力ＴＡと、第２回転力ＴＢと、歯数Ｚ１と、歯数Ｚ４とが上記の式（７）を満たさせなくなるおそれを低減できる。
【００９２】
また、本実施形態では、第１ステータコア１１ａの断面形状と第２ステータコア１２ａの断面形状とが同一である場合を説明したが、さらに、第１ロータコア１１ｄ１の断面形状と第２ロータコア１２ｄ１の断面形状も同一である。これにより、電動車両駆動装置１０は、第１モータ１１及び第２モータ１２の設計及び製造に要する労力を低減できる。また、第１モータ１１及び第２モータ１２を製造するために要するコストを低減できる。
【００９３】
電動車両駆動装置１０は、さらに、図７と図８と図９とに示すスタットボルト５１と、図７及び図８に示すボルト５２と、ショックアブソーバ取付部５３と、第１セレーション５４と、図７に示す防水パネルコネクタ５５と、図８に示す第２セレーション５６と、ロックナット５７とを含む。図７に示すように、ホイール軸受５０は、例えば８本のボルト５２で第２ケーシングＧ２に締結される。防水パネルコネクタ５５は、第１ケーシングＧ１に設けられる。防水パネルコネクタ５５は、電力源と電気的に接続されることで、ケーシングＧ内に設けられる第１モータ１１及び第２モータ１２に電力を供給する。
【００９４】
図８に示すように、ホイール軸受５０は、外輪５０ａと、第１内輪５０ｂと、第２内輪５０ｃとを含む。外輪５０ａと、第１内輪５０ｂと、第２内輪５０ｃとは、筒状部材である。第１内輪５０ｂは外輪５０ａよりも径方向内側（回転軸Ｒ側）に設けられ、第２内輪５０ｃは第１内輪５０ｂよりも径方向内側（回転軸Ｒ側）に設けられる。また、第２内輪５０ｃは、第２遊星歯車機構３０を覆うように設けられる。すなわち、第２遊星歯車機構３０は、第２内輪５０ｃよりも径方向内側（回転軸Ｒ側）に設けられる。
【００９５】
第１内輪５０ｂ及び第２内輪５０ｃは、自身（第１内輪５０ｂ及び第２内輪５０ｃ）の外周部と外輪５０ａの内周部との間に転動体が設けられることで、外輪５０ａに対して回転軸Ｒを中心に回転（自転）できる。また、第２内輪５０ｃは、自身（第２内輪５０ｃ）の内周部に第２リングギア３４が設けられる。第２リングギア３４は、例えば、第２内輪５０ｃと一体に形成される。スタットボルト５１は、第２内輪５０ｃのフランジ部分に例えば４本設けられる。スタットボルト５１は、図示しないホイールに設けられた孔に挿入され、ホイールナットがねじ込まれる。これにより、ホイールは、ホイール軸受５０に取り付けられる。ロックナット５７は、ホイール軸受５０に適当な予圧を与える。これにより、ホイール軸受５０は、剛性が高められる。
【００９６】
ショックアブソーバ取付部５３は、第１ケーシングＧ１に設けられる。具体的には、ショックアブソーバ取付部５３は、第１ケーシングＧ１のうち、電動車両駆動装置１０が電動車両の車体に取り付けられた際に鉛直方向上側となる部分に設けられる。ショックアブソーバ取付部５３は、第１ボルト孔５３ａと、第２ボルト孔５３ｂとを含む。この第１ボルト孔５３ａ及び第２ボルト孔５３ｂにボルトが挿入され、前記ボルトにナットがねじ込まれることで、電動車両駆動装置１０は、電動車両の車体に締結される。
【００９７】
第１セレーション５４は、第２キャリア３３に形成される。具体的には、第２キャリア３３の両端部のうち、電動車両の車体側の端部の外周部に形成される。第１セレーション５４は、第２モータ１２の第２ロータ１２ｄに形成されたセレーションと嵌合する。これにより、第２ロータ１２ｄの回転力は、第２キャリア３３に連結される。また、第２キャリア３３は、第１セレーション５４が設けられる部分の内周部に第１リングギア２４が形成される。第２セレーション５６は、サンギアシャフト１４のうち、第１モータ出力軸１１ｅ側の端部に形成される。第２セレーション５６は、第１モータ出力軸１１ｅと嵌合する。これにより、サンギアシャフト１４は、第１モータ１１に連結される。
【００９８】
上記の構成により、電動車両駆動装置１０は、ホイールを保持し、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前記ホイールに伝えることで、電動車両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、ホイール軸受５０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１０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。また、本実施形態の電動車両駆動装置１０は、第２リングギア３４がホイール軸受５０に直接連結されているが、第２リングギア３４が歯車や継手を介してホイール軸受５０に連結されてもよい。
【００９９】
（実施形態２）
図１１は、実施形態２の電動車両駆動装置の構成を示す説明図である。図１１に示す実施形態２の電動車両駆動装置１００は、実施形態１の電動車両駆動装置１０と変速機構の構成が異なる。以下、実施形態１の電動車両駆動装置１０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１００は、変速機構１０３を含む。変速機構１０３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１０３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１０３は、ホイール軸受５０と連結され、変速された回転力をホイール軸受５０に伝える（出力する）。ホイール軸受５０は、電動車両のホイールＨが取り付けられる。
【０１００】
変速機構１０３は、第１遊星歯車機構７０と、第２遊星歯車機構８０と、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。
【０１０１】
第２サンギア８１は、回転軸Ｒ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Ｒ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Ｒと平行である。第３ピニオン回転軸Ｒｐ３は、例えば、回転軸Ｒと平行である。
【０１０２】
第２キャリア８３は、回転軸Ｒ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Ｒ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Ｒ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１モータ１１が作動すると、回転軸Ｒを中心に回転（自転）する。
【０１０３】
第１サンギア７１は、回転軸Ｒ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Ｒ）で回転できるようにサンギアシャフト６４に一体で形成される。そして、サンギアシャフト６４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Ｒを中心に回転する。
【０１０４】
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Ｒと平行である。第１キャリア７３は、回転軸Ｒ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Ｒ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。
【０１０５】
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Ｒ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、ホイールＨと連結される。これにより、第１リングギア７４が回転（自転）すると、ホイールＨは回転する。クラッチ装置９０は、第２キャリア８３の回転を規制できる。具体的には、クラッチ装置９０は、回転軸Ｒ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。クラッチ装置９０は、クラッチ装置４０と同様に、摩擦係合部材としてスプラグ４３が配置された、スプラグ式ワンウェイクラッチ装置である。クラッチ装置９０では、内輪に第２キャリア８３が接続されている。その他の構成については、クラッチ装置９０はクラッチ装置４０と同様である。クラッチ装置９０が、このような構成であることで、ホイールＨに出力される最大の回転力を大きくすることができる。次に、参考として、共線図を用いて第１変速状態での各部の角速度を説明する。
【０１０６】
図１２は、実施形態２の電動車両駆動装置が第１変速状態での各部の各回転速度を示す共線図である。以下、一例として、第２サンギア８１の角速度をＶ［ｒａｄ／ｓ］とする。また、Ｚ１と、Ｚ４と、Ｚ５と、Ｚ７とは、実施形態１のものと同一である。図１２に示すように、第２サンギア８１の角速度はＶ［ｒａｄ／ｓ］である。第２キャリア８３は、クラッチ装置９０により回転が規制されている。よって、第２キャリア８３の角速度は０［ｒａｄ／ｓ］である。第２遊星歯車機構８０は、ピニオンギアを２つ有するダブルピニオン式の遊星歯車機構であるため、第２サンギア８１から第２リングギア８４に伝わる回転力は第２キャリア８３で反転する。回転力は、第２キャリア８３から第２リングギア８４へ伝わる際、第２サンギア８１から第２キャリア８３へ伝わる時の変化率に−１を乗算した変化率で反転して伝わる。すなわち、図１２中では、θ３とθ４とが等しくなる。これにより、第２リングギア８４の角速度は０．４３７Ｖ［ｒａｄ／ｓ］である。
【０１０７】
第１サンギア７１は、第２サンギア８１と連結されている。よって、第１サンギア７１の角速度はＶ［ｒａｄ／ｓ］である。第１キャリア７３は、第２リングギア８４と連結されている。よって、第１キャリア７３の角速度は０．４３７Ｖ［ｒａｄ／ｓ］である。また、第１リングギア７４の角速度は０．１４３Ｖ［ｒａｄ／ｓ］となる。以上により、変速機構６３の変速比は、Ｖ／０．１４３Ｖ＝６．９９となる。このように、電動車両駆動装置１００は、実施形態１の電動車両駆動装置１０と同様の原理により、実施形態１の電動車両駆動装置１０が奏する効果と同様の効果を奏する。
【０１０８】
ただし、実施形態１の電動車両駆動装置１０と同様の原理により、電動車両駆動装置１００は、上式（７）を満たす代わりに、第１サンギア７１の歯数Ｚ５とし、第１リングギアの歯数をＺ７とすると、第１回転力ＴＡと、第２回転力ＴＢと、歯数Ｚ５と、歯数Ｚ７とが、下記の式（８）を満たすことになる。また、電動車両駆動装置１００の第１回転力ＴＡと第２回転力ＴＢとの比は、第１サンギア７１と第１キャリア７３との間に作用する回転力比の８２％以上に設定される。
【０１０９】
【数８】
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
以上のように、本発明に係るインホイールモータは、電動車両を駆動するために十分な回転力を確保し、かつ、エネルギーの損失を低減する技術に有用である。
【符号の説明】
【０１１１】
１０、１００ 電動車両駆動装置
１１ 第１モータ
１１ａ 第１ステータコア
１１ｂ 第１コイル
１１ｃ 第１インシュレータ
１１ｄ 第１ロータ
１１ｄ１ 第１ロータコア
１１ｄ２ 第１マグネット
１１ｅ 第１モータ出力軸
１１ｆ 第１レゾルバ
１２ 第２モータ
１２ａ 第２ステータコア
１２ｂ 第２コイル
１２ｃ 第２インシュレータ
１２ｄ 第２ロータ
１２ｄ１ 第２ロータコア
１２ｄ２ 第２マグネット
１２ｆ 第２レゾルバ
１３、１０３ 変速機構
１４、６４ サンギアシャフト
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、９０ クラッチ装置
４１ 内輪（第２部材）
４２ 外輪（第１部材）
４３ スプラグ
５０ ホイール軸受
５０ａ 外輪
５０ｂ 第１内輪
５０ｃ 第２内輪
５１ スタットボルト
５２ ボルト
５３ ショックアブソーバ取付部
５３ａ 第１ボルト孔
５３ｂ 第２ボルト孔
５４ 第１セレーション
５５ 防水パネルコネクタ
５６ 第２セレーション
５７ ロックナット
５８ リボンスプリング
５９ 外側保持器（第１の保持器）
６０ 内側保持器（第２の保持器）
６１ 内輪接触面
６２ 外輪接触面
６３ａ 開口部（第１の開口部）
６３ｂ 開口部（第２の開口部）
Ｇ ケーシング
Ｇ１ 第１ケーシング
Ｇ２ 第２ケーシング
Ｇ３ 第３ケーシング
Ｇ４ 第４ケーシング
Ｈ ホイール
Ｒ 回転軸
Ｒｐ１ 第１ピニオン回転軸
Ｒｐ２ 第２ピニオン回転軸
Ｒｐ３ 第３ピニオン回転軸
Ｔ１、Ｔ７、ＴＡ 第１回転力
Ｔ２、Ｔ８、ＴＢ 第２回転力
Ｔ３ 循環回転力
Ｔ４ 合成回転力
Ｔ５ 第１分配回転力
Ｔ６ 第２分配回転力
Ｔ９ 合成回転力
Ｚ１、Ｚ４、Ｚ５、Ｚ７ 歯数
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
第１部材と、前記第１部材に対して回転できる第２部材と、前記第２部材に第１方向の回転力が作用すると前記第１部材と前記第２部材との間で回転力を伝達し、前記第２部材に前記第１方向とは逆の第２方向の回転力が作用すると前記第１部材と前記第２部材との間で回転力を伝達しない複数のスプラグとを含み、前記第１キャリアの回転を規制できるクラッチ装置と、
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共に、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い、かつ、電動車両のホイールと連結される第２リングギアと、
を含み、
前記第１方向は、前記電動車両を前進させるように前記第１モータが回転力を出力し、かつ、前記第２モータが作動していない際に前記第２部材が回転する方向であることを特徴とするインホイールモータ。
【請求項２】
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い、かつ、電動車両のホイールと連結される第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第２キャリアと、
第１部材と、前記第１部材に対して回転できる第２部材と、前記第２部材に第１方向の回転力が作用すると前記第１部材と前記第２部材との間で回転力を伝達し、前記第２部材に前記第１方向とは逆の第２方向の回転力が作用すると前記第１部材と前記第２部材との間で回転力を伝達しない複数のスプラグとを含み、前記第２キャリアの回転を規制できるクラッチ装置と、
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方向は、前記電動車両を前進させるように前記第１モータが回転力を出力し、かつ、前記第２モータが作動していない際に前記第２部材が回転する方向であることを特徴とするインホイールモータ。
【請求項３】
前記クラッチ装置は、前記スプラグを前記第１部材と前記第２部材とに接触させる弾性部材を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のインホイールモータ。
【請求項４】
前記クラッチ装置は、前記複数のスプラグを互いに等間隔に保持する、第１の保持器と第２の保持器とを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインホイールモータ。
【請求項５】
前記第１の保持器は、互いに等間隔に配置された複数の第１の開口部を側面に有する円筒であり、
前記第２の保持器は、互いに等間隔に配置された、前記第１の保持器と同数の第２の開口部を側面に有し、前記第１の保持器の内径よりも外径が小さい円筒であり、
前記第１の開口部と前記第２の開口部とが対向するように、かつ前記第１の保持器の内側に前記第２の保持器が配置され、対向する前記第１の開口部と前記第２の開口部とに前記スプラグが挿し通されることを特徴とする請求項４に記載のインホイールモータ。
【請求項１】
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、
第１部材と、前記第１部材に対して回転できる第２部材と、前記第２部材に第１方向の回転力が作用すると前記第１部材と前記第２部材との間で回転力を伝達し、前記第２部材に前記第１方向とは逆の第２方向の回転力が作用すると前記第１部材と前記第２部材との間で回転力を伝達しない複数のスプラグとを含み、前記第１キャリアの回転を規制できるクラッチ装置と、
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共に、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い、かつ、電動車両のホイールと連結される第２リングギアと、
を含み、
前記第１方向は、前記電動車両を前進させるように前記第１モータが回転力を出力し、かつ、前記第２モータが作動していない際に前記第２部材が回転する方向であることを特徴とするインホイールモータ。
【請求項２】
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い、かつ、電動車両のホイールと連結される第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第２キャリアと、
第１部材と、前記第１部材に対して回転できる第２部材と、前記第２部材に第１方向の回転力が作用すると前記第１部材と前記第２部材との間で回転力を伝達し、前記第２部材に前記第１方向とは逆の第２方向の回転力が作用すると前記第１部材と前記第２部材との間で回転力を伝達しない複数のスプラグとを含み、前記第２キャリアの回転を規制できるクラッチ装置と、
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方向は、前記電動車両を前進させるように前記第１モータが回転力を出力し、かつ、前記第２モータが作動していない際に前記第２部材が回転する方向であることを特徴とするインホイールモータ。
【請求項３】
前記クラッチ装置は、前記スプラグを前記第１部材と前記第２部材とに接触させる弾性部材を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のインホイールモータ。
【請求項４】
前記クラッチ装置は、前記複数のスプラグを互いに等間隔に保持する、第１の保持器と第２の保持器とを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインホイールモータ。
【請求項５】
前記第１の保持器は、互いに等間隔に配置された複数の第１の開口部を側面に有する円筒であり、
前記第２の保持器は、互いに等間隔に配置された、前記第１の保持器と同数の第２の開口部を側面に有し、前記第１の保持器の内径よりも外径が小さい円筒であり、
前記第１の開口部と前記第２の開口部とが対向するように、かつ前記第１の保持器の内側に前記第２の保持器が配置され、対向する前記第１の開口部と前記第２の開口部とに前記スプラグが挿し通されることを特徴とする請求項４に記載のインホイールモータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５−１】
【図５−２】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５−１】
【図５−２】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−５１５４０（Ｐ２０１２−５１５４０Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９８１０７（Ｐ２０１０−１９８１０７）
【出願日】平成２２年９月３日（２０１０．９．３）
【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２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月３日（２０１０．９．３）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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