JP6939471B2

JP6939471B2 - 電動駆動装置

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Publication number: JP6939471B2
Application number: JP2017226729A
Authority: JP
Inventors: 豊田　俊郎; 俊郎豊田
Original assignee: NSK Ltd
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Priority date: 2017-11-27
Filing date: 2017-11-27
Publication date: 2021-09-22
Anticipated expiration: 2037-11-27
Also published as: JP2019095023A

Description

本発明は、電動駆動装置に関する。

電気自動車又はハイブリッド車等においては、モータの動力によりホイールが駆動する。モータのみによって大きな動力をホイールに伝える場合、モータ及び周辺機器が大型化する。このため、モータに減速機構が組み合わせられることが多い。特許文献１には、減速機構を有するインホイールモータの一例が記載されている。特許文献１のインホイールモータは、動力を循環させることで大きな変速比を実現している。

特開２０１２−５１５４０号公報

しかしながら、特許文献１のように動力を循環させる場合、効率が低下しやすい。このため、大きな変速比を得ることができ且つ効率を向上させることができる電動駆動装置が望まれていた。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、大きな変速比を得ることができ且つ効率を向上させることができる電動駆動装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の一態様の電動駆動装置は、第１モータと、前記第１モータに接続される第１遊星歯車機構と、前記第１遊星歯車機構に接続される第２遊星歯車機構と、少なくとも前記第１遊星歯車機構に接続される出力軸と、を備え、前記第１モータの動力の一部は、前記第１遊星歯車機構及び前記第２遊星歯車機構のうち前記第１遊星歯車機構のみを介して前記出力軸に伝わり、前記第１モータの動力の他の一部は、前記第１遊星歯車機構及び前記第２遊星歯車機構の両方を介して前記出力軸に伝わる。

これにより、出力軸には、第１遊星歯車機構のみを介した動力と、第１遊星歯車機構及び第２遊星歯車機構の両方を介した動力とを合わせた動力が伝わる。このため、変速比が大きくなりやすい。さらに、第１モータの動力が２つの経路に分かれて出力軸に伝わるので、第１モータの動力が循環する場合に比較して第１遊星歯車機構の第２遊星歯車機構のそれぞれに伝わる動力が小さくなる。このため、損失が小さくなり、効率が向上する。したがって、電動駆動装置は、大きな変速比を得ることができ且つ効率を向上させることができる。

上記の電動駆動装置の態様として、前記第２遊星歯車機構に接続される第２モータと、前記第２遊星歯車機構に接続され、前記第２遊星歯車機構の一部の回転を規制する制動状態と前記第２遊星歯車機構を自由に回転させる非制動状態とを切り替えるクラッチと、を備えることが望ましい。

これにより、電動駆動装置は、出力軸に求められるトルク及び回転速度に応じて、駆動モードを切り替えることができる。複数の駆動モードにおいて、変速比は異なる。電動駆動装置は、出力軸に求められるトルク及び回転速度に応じて、効率が高くなる駆動モードを選択することができる。

上記の電動駆動装置の態様として、前記第１遊星歯車機構は、前記第１モータに接続される第１サンギアと、前記第１サンギアに噛み合う第１ピニオンギアと、前記第１ピニオンギアに噛み合う第１リングギアと、前記第１ピニオンギアに接続され且つ前記出力軸に接続される第１キャリアと、を備え、前記第２遊星歯車機構は、前記第１リングギアに接続される第２サンギアと、前記第２サンギアに噛み合う第２ピニオンギアと、前記第２ピニオンギアを支持する第２キャリアと、前記第２ピニオンギアに噛み合い且つ前記出力軸又は前記第１キャリアに接続される第２リングギアと、を備えることが望ましい。

これにより、第１モータの動力の一部が第１キャリアを介して出力軸に出力される。一方、第１モータの動力の他の一部が、第１リングギア、第２サンギア、第２ピニオンギア及び第２リングギアを介して出力軸に出力される。このため、変速比が大きくなりやすい。さらに、第１モータの動力が２つの経路に分かれて出力軸に伝わるので、第１モータの動力が循環する場合に比較して第１遊星歯車機構の第２遊星歯車機構のそれぞれに伝わる動力が小さくなる。このため、損失が小さくなり、効率が向上する。したがって、電動駆動装置は、大きな変速比を得ることができ且つ効率を向上させることができる。

上記の電動駆動装置の態様として、前記第２サンギアに接続される第２モータと、前記第２キャリアに接続され、前記第２キャリアの回転を規制する制動状態と前記第２キャリアの回転を許容する非制動状態とを切り替えるクラッチと、を備えることが望ましい。

上記の電動駆動装置の態様として、前記第１遊星歯車機構は、前記第１モータに接続される第１サンギアと、前記第１サンギアに噛み合う第１ピニオンギアと、前記第１ピニオンギアに噛み合う第１リングギアと、前記第１ピニオンギアに接続され且つ前記出力軸に接続される第１キャリアと、を備え、前記第２遊星歯車機構は、前記第１キャリアに接続される第２サンギアと、前記第２サンギアに噛み合う第２ピニオンギアと、前記第２ピニオンギアを支持する第２キャリアと、前記第２ピニオンギアに噛み合い且つ前記第１リングギアに接続される第２リングギアと、を備えることが望ましい。

これにより、第１モータの動力の一部が第１キャリアを介して出力軸に出力される。一方、第１モータの動力の他の一部が、第１リングギア、第２リングギア、第２ピニオンギア、第２サンギア及び第１キャリアを介して出力軸に出力される。このため、変速比が大きくなりやすい。さらに、第１モータの動力が２つの経路に分かれて出力軸に伝わるので、第１モータの動力が循環する場合に比較して第１遊星歯車機構の第２遊星歯車機構のそれぞれに伝わる動力が小さくなる。このため、損失が小さくなり、効率が向上する。したがって、電動駆動装置は、大きな変速比を得ることができ且つ効率を向上させることができる。

上記の電動駆動装置の態様として、前記第２リングギアに接続される第２モータと、前記第２キャリアに接続され、前記第２キャリアの回転を規制する制動状態と前記第２キャリアの回転を許容する非制動状態とを切り替えるクラッチと、を備えることが望ましい。

本発明によれば、大きな変速比を得ることができ且つ効率を向上させることができる電動駆動装置を提供することができる。

図１は、第１実施形態の電動駆動装置の模式図である。図２は、第１実施形態の第１低速モードを示す模式図である。図３は、第１実施形態の第２低速モードを示す模式図である。図４は、第１実施形態の第３低速モードを示す模式図である。図５は、第１実施形態の高速モードを示す模式図である。図６は、第１低速モード、第２低速モード、第３低速モード及び高速モードにおける、第１モータ、第２モータ及びクラッチの状態を示す図である。図７は、第１低速モード、第２低速モード及び第３低速モードにおけるモータ回転数と出力トルクとの関係を示すグラフである。図８は、モータ回転数と出力トルクとの関係において効率が高くなる領域を示すグラフである。図９は、比較例における効率に対する第１実施形態の第１低速モードにおける効率の比を示すグラフである。図１０は、第１実施形態の第１変形例における電動駆動装置の模式図である。図１１は、第１実施形態の第２変形例における電動駆動装置の模式図である。図１２は、第１実施形態の第３変形例における電動駆動装置の模式図である。図１３は、第１実施形態の第４変形例における電動駆動装置の模式図である。図１４は、第２実施形態の電動駆動装置の模式図である。図１５は、第２実施形態の第１低速モードを示す模式図である。図１６は、第２実施形態の第２低速モードを示す模式図である。図１７は、第２実施形態の第３低速モードを示す模式図である。図１８は、第２実施形態の高速モードを示す模式図である。図１９は、第２実施形態の第１変形例における電動駆動装置の模式図である。

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本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、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の電動駆動装置の模式図である。図２は、第１実施形態の第１低速モードを示す模式図である。図３は、第１実施形態の第２低速モードを示す模式図である。図４は、第１実施形態の第３低速モードを示す模式図である。図５は、第１実施形態の高速モードを示す模式図である。図６は、第１低速モード、第２低速モード、第３低速モード及び高速モードにおける、第１モータ、第２モータ及びクラッチの状態を示す図である。なお、図２から図５においては、電動駆動装置１の半分を省略している。

図１に示すように、第１実施形態の電動駆動装置１は、第１モータ１１と、第２モータ１２と、第１遊星歯車機構３と、第２遊星歯車機構４と、クラッチ６と、出力軸１５と、制御装置１９と、を備える。

第１モータ１１及び第２モータ１２は、例えば、車両のホイール１０の内部又は周辺に配置される。第１モータ１１及び第２モータ１２は、ホイール１０に取り付けられたケースに固定されている。すなわち、第１モータ１１及び第２モータ１２は、インホイールモータである。第１モータ１１は、第１遊星歯車機構３に接続されている。第２モータ１２は、第２遊星歯車機構４に接続されている。以下の説明において、第１モータ１１の軸方向に沿う方向は単に軸方向と記載される。軸方向に対して直交する方向は単に放射方向と記載される。

図１に示すように、第１遊星歯車機構３は、第１サンギア３１と、複数の第１ピニオンギア３３と、第１リングギア３５と、第１キャリア３４と、を備える。

第１サンギア３１は、第１モータ１１のシャフトに接続される。第１サンギア３１は、第１サンギアシャフト３０を含む。第１サンギアシャフト３０は、別部材として第１サンギア３１に固定されていてもよいし、第１サンギア３１と一体に形成されていてもよい。第１サンギアシャフト３０が第１モータ１１のシャフトに接続される。第１ピニオンギア３３は、第１サンギア３１に対して放射方向の外側に配置され、第１サンギア３１に噛み合う。第１リングギア３５は、第１ピニオンギア３３に対して放射方向の外側に配置され、第１ピニオンギア３３に噛み合う。第１キャリア３４は、第１ピニオンギア３３に接続される。第１キャリア３４は、複数の第１ピニオンギア３３を、それぞれの第１ピニオンギア３３が自転できるように支持する。第１キャリア３４は、複数の第１ピニオンギア３３を、第１サンギア３１を中心に公転できるように支持する。第１キャリア３４は、出力軸１５に接続される。出力軸１５は、ホイール１０に接続される。

図１に示すように、第２遊星歯車機構４は、第２サンギア４１と、複数の第２ピニオンギア４３と、第２リングギア４５と、第２キャリア４４と、を備える。

第２サンギア４１は、第１リングギア３５に接続されると共に第２モータ１２のシャフトに接続される。第２サンギア４１は、第２サンギアシャフト４０を含む。第２サンギアシャフト４０は、別部材として第２サンギア４１に固定されていてもよいし、第２サンギア４１と一体に形成されていてもよい。第２サンギアシャフト４０が第２モータ１２のシャフトに接続される。軸方向から見て、第２サンギアシャフト４０の中心は第１サンギアシャフト３０の中心に重なる。なお、図面においては、第２サンギアシャフト４０が第１サンギアシャフト３０に対して便宜上ずらされている。第２ピニオンギア４３は、第２サンギア４１に対して放射方向の外側に配置され、第２サンギア４１に噛み合う。第２リングギア４５は、第２ピニオンギア４３に対して放射方向の外側に配置され、第２ピニオンギア４３に噛み合う。第２リングギア４５は、出力軸１５に接続される。第２キャリア４４は、第２ピニオンギア４３に接続される。第２キャリア４４は、複数の第２ピニオンギア４３を、それぞれの第２ピニオンギア４３が自転できるように支持する。第２キャリア４４は、複数の第２ピニオンギア４３を、第２サンギア４１を中心に公転できるように支持する。第２キャリア４４は、クラッチ６を介して固定部材１００に接続される。

固定部材１００は、例えば第１モータ１１及び第２モータ１２を支持するケースである。クラッチ６は、第２キャリア４４の公転を規制する制動状態と、第２キャリア４４の公転を許容する非制動状態と、を切り替える装置である。例えば、クラッチ６は、ワンウェイクラッチ、ツーウェイクラッチ、摩擦クラッチ、電磁クラッチ等である。

制御装置１９は、コンピュータであり、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入力インターフェース、及び出力インターフェースを含む。制御装置１９は、車両に搭載されたＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。制御装置１９は、第１モータ１１、第２モータ１２及びクラッチ６を制御する。

図６に示すように、電動駆動装置１は、駆動モードとして第１低速モード、第２低速モード、第３低速モード及び高速モードを備える。制御装置１９は、車両に設けられた各種のセンサから得た情報に基づいて第１低速モード、第２低速モード、第３低速モード及び高速モードを切り替える。

図６に示すように、第１低速モードにおいては、第１モータ１１が駆動し、第２モータ１２が駆動せず、且つクラッチ６が制動状態となる。第２低速モードにおいては、第１モータ１１が駆動せず、第２モータ１２が駆動し、且つクラッチ６が制動状態となる。第３低速モードにおいては、第１モータ１１及び第２モータ１２の両方が駆動し、且つクラッチ６が制動状態となる。高速モードにおいては、第１モータ１１及び第２モータ１２の両方が駆動し、且つクラッチ６が非制動状態となる。

図２に示すように、第１低速モードにおいては、第１モータ１１からトルクＴａが出力される。第２モータ１２からはトルクが出力されない。第２モータ１２のシャフトは空転する。トルクＴａは、第１サンギア３１に入力される。第１遊星歯車機構３においてトルクＴａはトルクＴ１及びトルクＴ２に分配される。トルクＴ１は、第１キャリア３４から出力軸１５に伝達される。トルクＴ２は、第１リングギア３５を介して第２サンギア４１に伝達される。トルクＴ２は、第２ピニオンギア４３及び第２リングギア４５を介してトルクＴ３となる。トルクＴ３は、出力軸１５に伝達される。トルクＴ３は、トルクＴ１と合流する。出力軸１５に伝達されるトルクＴ４は、トルクＴ１及びトルクＴ３の和である。

第１遊星歯車機構３の減速比（第１減速比）をｉ１とする。第１サンギア３１の歯数をＺｓ１とする。第１リングギア３５の歯数をＺｒ１とする。この時、第１減速比（ｉ１）は下記式（１）で表される。

ｉ１＝Ｚｒ１／Ｚｓ１・・・（１）

第２遊星歯車機構４の減速比（第２減速比）をｉ２とする。第２サンギア４１の歯数をＺｓ２とする。第２リングギア４５の歯数をＺｒ２とする。この時、第２減速比（ｉ２）は下記式（２）で表される。

ｉ２＝Ｚｒ２／Ｚｓ２・・・（２）

第１低速モードにおける電動駆動装置１の減速比（全体減速比）をＩ１とする。第１低速モードにおける全体減速比は、出力軸１５の回転数に対する第１モータ１１の回転数の比を意味する。この時、全体減速比（Ｉ１）は下記式（３）で表される。例えば、第１減速比（ｉ１）が２．５であり第２減速比（ｉ２）が１．８である場合、全体減速比（Ｉ１）は８である。

Ｉ１＝ｉ１（１＋ｉ２）＋１・・・（３）

出力軸１５に出力されるトルクＴ４は、下記式（４）で表される。例えば第１減速比（ｉ１）が２．５であり第２減速比（ｉ２）が１．８である場合、トルクＴ４はトルクＴａの８倍となる。

Ｔ４＝｛ｉ１（１＋ｉ２）＋１｝Ｔａ・・・（４）

図３に示すように、第２低速モードにおいては、第２モータ１２からトルクＴｂが出力される。第１モータ１１からはトルクが出力されない。第１モータ１１のシャフトは空転する。トルクＴｂは、第２サンギア４１に入力される。トルクＴｂは、第２ピニオンギア４３及び第２リングギア４５を介してトルクＴ５となる。トルクＴ５は、出力軸１５に伝達される。トルクＴ５は、下記式（５）で表される。

Ｔ５＝ｉ２×Ｔｂ・・・（５）

図４に示すように、第３低速モードにおいては、第１モータ１１からトルクＴａが出力され、且つ第２モータ１２からトルクＴｂが出力される。トルクＴａは、第１サンギア３１に入力される。第１遊星歯車機構３においてトルクＴａはトルクＴ１及びトルクＴ２に分配される。トルクＴ１は、第１キャリア３４から出力軸１５に伝達される。トルクＴ２は、第１リングギア３５を介して第２サンギア４１に伝達される。トルクＴ２は、トルクＴｂと合流してトルクＴ６となる。トルクＴ６は、第２ピニオンギア４３及び第２リングギア４５を介してトルクＴ７となる。トルクＴ７は、出力軸１５に伝達される。トルクＴ７は、トルクＴ１と合流する。出力軸１５に伝達されるトルクＴ８は、トルクＴ１及びトルクＴ７の和である。トルクＴ８は、下記式（６）で表される。

Ｔ８＝｛ｉ１（１＋ｉ２）＋１｝Ｔａ＋ｉ２×Ｔｂ・・・（６）

図５に示すように、高速モードにおいては、第１モータ１１からトルクＴａが出力され、且つ第２モータ１２からトルクＴｂが出力される。高速モードにおいては、クラッチ６が非制動状態であるため、トルクＴｂは、第２リングギア４５に伝達されずに第１リングギア３５に伝達される。トルクＴａ及びトルクＴｂが第１ピニオンギア３３で合流してトルクＴ９となる。トルクＴ９は出力軸１５に伝達される。トルクＴ９は、下記式（７）で表される。高速モードにおいては、第１モータ１１の回転数に対する第２モータ１２の回転数の比は一定である。トルクＴ９の大きさは、第１モータ１１の回転数に対する第２モータ１２の回転数の比に依存する。

Ｔ９＝Ｔａ＋Ｔｂ・・・（７）

図７は、第１低速モード、第２低速モード及び第３低速モードにおけるモータ回転数と出力トルクとの関係を示すグラフである。図８は、モータ回転数と出力トルクとの関係において効率が高くなる領域を示すグラフである。出力トルクは、出力軸１５に出力されるトルクを意味する。図８は、一般的なモータにおけるモータ回転数と出力トルクとの関係を示す。

図７に示すように、第１低速モード、第２低速モード及び第３低速モードにおけるモータ回転数と出力トルクとの関係は互いに異なる。図８の破線で示す領域Ｒは、モータの効率が高くなりやすい領域である。第１実施形態の電動駆動装置１においては駆動モードを第１低速モード、第２低速モード及び第３低速モードに切り替えられるので、図８の領域Ｒに相当する領域が比較的多くなる。このため、電動駆動装置１によれば効率が向上しやすい。

図９は、比較例における効率に対する第１実施形態の第１低速モードにおける効率の比を示すグラフである。比較例は、上述した特許文献１の第１実施形態における第１変速状態である。比較例では、第１遊星歯車機構と第２遊星歯車機構との間でトルクの一部が循環する。

比較例における第１遊星歯車機構の減速比（第１減速比）をｉ１Ｘとする。比較例における第１サンギア３１の歯数をＺｓ１Ｘとする。比較例における第１リングギアの歯数をＺｒ１Ｘとする。この時、第１減速比（ｉ１Ｘ）は下記式（８）で表される。

ｉ１Ｘ＝Ｚｒ１Ｘ／Ｚｓ１Ｘ・・・（８）

比較例における第２遊星歯車機構の減速比（第２減速比）をｉ２Ｘとする。比較例における第２サンギアの歯数をＺｓ２Ｘとする。比較例における第２リングギアの歯数をＺｒ２Ｘとする。この時、第２減速比（ｉ２Ｘ）は下記式（９）で表される。

ｉ２Ｘ＝Ｚｒ２Ｘ／Ｚｓ２Ｘ・・・（９）

比較例における減速比（全体減速比）をＩ１Ｘとする。全体減速比（Ｉ１Ｘ）は、比較例におけるホイールの回転数に対する第１モータの回転数の比を意味する。この時、全体減速比（Ｉ１Ｘ）は下記式（１０）で表される。全体減速比（Ｉ１Ｘ）が８である場合、例えば第１減速比（ｉ１Ｘ）が２であり、第２減速比（ｉ２Ｘ）が２．４である。

Ｉ１Ｘ＝ｉ１Ｘ×ｉ２Ｘ／（ｉ１Ｘ＋１−ｉ２Ｘ）・・・（１０）

比較例において第１モータが出力するトルクをＴａＸとし、ホイールに出力されるトルクをＴｏＸとする。この時、ＴｏＸは下記式（１１）で表される。

ＴｏＸ＝｛ｉ１Ｘ×ｉ２Ｘ／（ｉ１Ｘ＋１−ｉ２Ｘ）｝ＴａＸ・・・（１１）

図９は、全体減速比（Ｉ１Ｘ）が８である場合の比較例における計算上の効率に対する、全体減速比（Ｉ１）が８である場合の第１低速モードにおける計算上の効率の比を示している。図９では、比較例における効率を１００としている。第１低速モードの全体減速比（Ｉ１）が８である場合、第１減速比（ｉ１）が２．５であり、第２減速比（ｉ２）が１．８であるとする。比較例の全体減速比（Ｉ１Ｘ）が８である場合、第１減速比（ｉ１Ｘ）が２であり、第２減速比（ｉ２Ｘ）が２．４であるとする。

計算上の効率は、歯車の伝達効率を考慮しない場合に出力されるトルク（理想のトルク）に対する、歯車の伝達効率を考慮した場合に出力されるトルクの比を意味する。歯車の伝達効率は、全ての歯車において０．９９と仮定する。トルクＴａ及びトルクＴａＸが１であると仮定すると、理想のトルクは全体減速比（Ｉ１、Ｉ１Ｘ）に等しくなる。この場合、計算上の効率は、歯車の伝達効率を考慮した場合に出力されるトルクを８で除した値である。上記の条件で計算すると、第１低速モードにおける効率は約０．９７１であり、比較例における効率は約０．８３４である。図９に示すように、第１低速モードにおける効率は、比較例における効率の約１．１６倍となる。

比較例においては、トルクが循環するので、第１遊星歯車機構を流れる動力が大きくなりやすい。このため、損失が大きくなり、効率が低下しやすい。これに対して、第１実施形態においては、第１遊星歯車機構３及び第２遊星歯車機構４のそれぞれを流れる動力が小さくなる。このため、損失が小さくなり、効率が向上する。

以上で説明したように、電動駆動装置１は、第１モータ１１と、第１遊星歯車機構３と、第２遊星歯車機構４と、出力軸１５と、を備える。第１遊星歯車機構３は、第１モータ１１に接続される。第２遊星歯車機構４は、第１遊星歯車機構３に接続される。出力軸１５は、少なくとも第１遊星歯車機構３に接続される。第１モータ１１の動力の一部は、第１遊星歯車機構３及び第２遊星歯車機構４のうち第１遊星歯車機構３のみを介して出力軸１５に伝わる。第１モータ１１の動力の他の一部は、第１遊星歯車機構３及び第２遊星歯車機構４の両方を介して出力軸１５に伝わる。

これにより、出力軸１５には、第１遊星歯車機構３のみを介した動力と、第１遊星歯車機構３及び第２遊星歯車機構４の両方を介した動力とを合わせた動力が伝わる。このため、変速比が大きくなりやすい。さらに、第１モータ１１の動力が２つの経路に分かれて出力軸１５に伝わるので、第１モータ１１の動力が循環する場合に比較して第１遊星歯車機構３の第２遊星歯車機構４のそれぞれに伝わる動力が小さくなる。このため、損失が小さくなり、効率が向上する。したがって、電動駆動装置１は、大きな変速比を得ることができ且つ効率を向上させることができる。

また、電動駆動装置１は、第２モータ１２と、クラッチ６と、を備える。第２モータ１２は、第２遊星歯車機構４に接続される。クラッチ６は、第２遊星歯車機構４に接続され、第２遊星歯車機構４の一部の回転を規制する制動状態と第２遊星歯車機構４を自由に回転させる非制動状態とを切り替える。

これにより、電動駆動装置１は、出力軸１５に求められるトルク及び回転速度に応じて、駆動モードを切り替えることができる。複数の駆動モードにおいて、変速比は異なる。電動駆動装置１は、出力軸１５に求められるトルク及び回転速度に応じて、効率が高くなる駆動モードを選択することができる。

また、電動駆動装置１において、第１遊星歯車機構３は、第１モータ１１に接続される第１サンギア３１と、第１サンギア３１に噛み合う第１ピニオンギア３３と、第１ピニオンギア３３に噛み合う第１リングギア３５と、第１ピニオンギア３３に接続され且つ出力軸１５に接続される第１キャリア３４と、を備える。第２遊星歯車機構４は、第１リングギア３５に接続される第２サンギア４１と、第２サンギア４１に噛み合う第２ピニオンギア４３と、第２ピニオンギア４３を支持する第２キャリア４４と、第２ピニオンギア４３に噛み合い且つ出力軸１５又は第１キャリア３４に接続される第２リングギア４５と、を備える。

これにより、第１モータ１１の動力の一部が第１キャリア３４を介して出力軸１５に出力される。一方、第１モータ１１の動力の他の一部が、第１リングギア３５、第２サンギア４１、第２ピニオンギア４３及び第２リングギア４５を介して出力軸１５に出力される。このため、変速比が大きくなりやすい。さらに、第１モータ１１の動力が２つの経路に分かれて出力軸１５に伝わるので、第１モータ１１の動力が循環する場合に比較して効率が向上する。したがって、電動駆動装置１は、大きな変速比を得ることができ且つ効率を向上させることができる。

また、電動駆動装置１において、第２モータ１２は、第２サンギア４１に接続される。クラッチ６は、第２キャリア４４に接続され、第２キャリア４４の回転を規制する制動状態と第２キャリア４４の回転を許容する非制動状態とを切り替える。

（第１実施形態の第１変形例）
図１０は、第１実施形態の第１変形例における電動駆動装置の模式図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図１０に示すように、第１実施形態の第１変形例の電動駆動装置１Ａは、図１に示した第２モータ１２及びクラッチ６を備えない。第２キャリア４４は、固定部材１００に固定されている。すなわち、第２キャリア４４は常に制動状態である。電動駆動装置１Ａは、駆動モードを切り替えられないが、大きな変速比を得ることができ且つ効率を向上させることができる。電動駆動装置１Ａは、構造が単純であるため製造コストを低減できる。

（第１実施形態の第２変形例）
図１１は、第１実施形態の第２変形例における電動駆動装置の模式図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図１１に示すように、第１実施形態の第２変形例の電動駆動装置１Ｂは、第３遊星歯車機構５Ｂと、出力軸１６と、を備える。図１１に示すように、第３遊星歯車機構５Ｂは、第３サンギア５１と、複数の第３ピニオンギア５３と、第３リングギア５５と、第３キャリア５４と、を備える。

第３サンギア５１は、出力軸１５に接続される。第３ピニオンギア５３は、第３サンギア５１に対して放射方向の外側に配置され、第３サンギア５１に噛み合う。第３リングギア５５は、第３ピニオンギア５３に対して放射方向の外側に配置され、第３ピニオンギア５３に噛み合う。第３キャリア５４は、第３ピニオンギア５３に接続される。第３キャリア５４は、複数の第３ピニオンギア５３を、それぞれの第３ピニオンギア５３が自転できるように支持する。第３キャリア５４は、複数の第３ピニオンギア５３を、第３サンギア５１を中心に公転できるように支持する。第３キャリア５４は、出力軸１６に接続される。出力軸１６は、ホイール１０に接続される。電動駆動装置１Ｂは、第３遊星歯車機構５Ｂを有することで、上述した電動駆動装置１に比較して減速比をさらに大きくすることができる。

（第１実施形態の第３変形例）
図１２は、第１実施形態の第３変形例における電動駆動装置の模式図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図１２に示すように、第１実施形態の第３変形例の電動駆動装置１Ｃは、減速機構５Ｃと、出力軸１７と、を備える。図１２に示すように、減速機構５Ｃは、小ギア５７と、大ギア５８と、を備える。

小ギア５７は、出力軸１５に接続される。大ギア５８は、小ギア５７に噛み合う。大ギア５８の歯数は、小ギア５７の歯数よりも多い。大ギア５８は、出力軸１７に接続される。出力軸１７は、ホイール１０に接続される。電動駆動装置１Ｃは、減速機構５Ｃを有することで、上述した電動駆動装置１に比較して減速比をさらに大きくすることができる。

（第１実施形態の第４変形例）
図１３は、第１実施形態の第４変形例における電動駆動装置の模式図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図１３に示すように、第１実施形態の第４変形例の電動駆動装置１Ｄは、第１モータ１１Ｄと、第２モータ１２Ｄと、第３モータ１３Ｄと、ドライブシャフト１１０と、一対の第１遊星歯車機構３と、一対の第２遊星歯車機構４と、を備える。

第１モータ１１Ｄ、第２モータ１２Ｄ及び第３モータ１３Ｄは、例えば車体に固定されている。第１モータ１１Ｄは、ドライブシャフト１１０に接続されている。ドライブシャフト１１０が、一対の第１遊星歯車機構３の第１サンギア３１に接続されている。すなわち、電動駆動装置１Ｄは、オンボード方式を採用している。第２モータ１２Ｄは、一方の第２サンギア４１に接続されている。第３モータ１３Ｄは、他方の第２サンギア４１に接続されている。電動駆動装置１Ｄにおける固定部材１００Ｄは車体である。

（第２実施形態）
図１４は、第２実施形態の電動駆動装置の模式図である。図１５は、第２実施形態の第１低速モードを示す模式図である。図１６は、第２実施形態の第２低速モードを示す模式図である。図１７は、第２実施形態の第３低速モードを示す模式図である。図１８は、第２実施形態の高速モードを示す模式図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図１４に示すように、第２実施形態の電動駆動装置１Ｅは、第１遊星歯車機構３Ｅと、第２遊星歯車機構４Ｅと、を備える。第２遊星歯車機構４Ｅの第２サンギア４１は、第１キャリア３４に接続される。第２リングギア４５は、第１リングギア３５に接続されると共に第２モータ１２のシャフトに接続される。

電動駆動装置１Ｅは、上述した電動駆動装置１と同様に、第１低速モード、第２低速モード、第３低速モード及び高速モードを備える。各モードにおける第１モータ１１、第２モータ１２及びクラッチ６の状態は図６に示す通りである。

図１５に示すように、第１低速モードにおいては、第１モータ１１からトルクＴａが出力される。第２モータ１２からはトルクが出力されない。第２モータ１２のシャフトは空転する。トルクＴａは、第１サンギア３１に入力される。第１遊星歯車機構３ＥにおいてトルクＴａはトルクＴ１１及びトルクＴ１２に分配される。トルクＴ１１は、第１キャリア３４に伝達される。トルクＴ１２は、第１リングギア３５を介して第２リングギア４５に伝達される。トルクＴ１２は、第２ピニオンギア４３及び第２サンギア４１を介してトルクＴ１３となる。トルクＴ１３は、第１キャリア３４に伝達される。トルクＴ１３は、トルクＴ１１と合流する。出力軸１５に伝達されるトルクＴ１４は、トルクＴ１１及びトルクＴ１３の和である。

以下の説明において、第１遊星歯車機構３Ｅの減速比は上述した式（１）で示される。第２遊星歯車機構４Ｅの減速比は上述した式（２）で示される。

第１低速モードにおける電動駆動装置１Ｅの減速比（全体減速比）をＩ１Ｅとする。この時、全体減速比（Ｉ１Ｅ）は下記式（１２）で表される。

Ｉ１Ｅ＝｛ｉ１（１＋ｉ２）＋ｉ２｝／ｉ２・・・（１２）

出力軸１５に出力されるトルクＴ１４は、下記式（１３）で表される。

Ｔ１４＝［｛ｉ１（１＋ｉ２）＋ｉ２｝／ｉ２］Ｔａ・・・（１３）

図１６に示すように、第２低速モードにおいては、第２モータ１２からトルクＴｂが出力される。第１モータ１１からはトルクが出力されない。第１モータ１１のシャフトは空転する。トルクＴｂは、第２リングギア４５に入力される。トルクＴｂは、第２ピニオンギア４３及び第２サンギア４１を介してトルクＴ１５となる。トルクＴ１５は、第１キャリア３４を介して出力軸１５に伝達される。トルクＴ１５は、下記式（１４）で表される。トルクＴ５は、トルクＴｂよりも小さくなる。

Ｔ５＝Ｔｂ／ｉ２・・・（１４）

図１７に示すように、第３低速モードにおいては、第１モータ１１からトルクＴａが出力され、且つ第２モータ１２からトルクＴｂが出力される。トルクＴａは、第１サンギア３１に入力される。第１遊星歯車機構３ＥにおいてトルクＴａはトルクＴ１１及びトルクＴ１２に分配される。トルクＴ１１は、第１キャリア３４に伝達される。トルクＴ１２は、第１リングギア３５を介して第２リングギア４５に伝達される。トルクＴ１２は、トルクＴｂと合流してトルクＴ１６となる。トルクＴ１６は、第２ピニオンギア４３及び第２サンギア４１を介してトルクＴ１７となる。トルクＴ１７は、第１キャリア３４に伝達される。トルクＴ１７は、トルクＴ１１と合流する。出力軸１５に伝達されるトルクＴ１８は、トルクＴ１１及びトルクＴ１７の和である。トルクＴ１８は、下記式（１５）で表される。

Ｔ１８＝［｛ｉ１（１＋ｉ２）＋ｉ２｝／ｉ２］Ｔａ＋Ｔｂ／ｉ２・・・（１５）

図１８に示すように、高速モードにおいては、第１モータ１１からトルクＴａが出力され、且つ第２モータ１２からトルクＴｂが出力される。高速モードにおいては、クラッチ６が非制動状態であるため、トルクＴｂは、第２サンギア４１に伝達されずに第１リングギア３５に伝達される。トルクＴａ及びトルクＴｂが第１ピニオンギア３３で合流してトルクＴ１９となる。トルクＴ１９は出力軸１５に伝達される。トルクＴ１９は、下記式（１６）で表される。高速モードにおいては、第１モータ１１の回転数に対する第２モータ１２の回転数の比は一定である。トルクＴ１９の大きさは、第１モータ１１の回転数に対する第２モータ１２の回転数の比に依存する。

Ｔ１９＝Ｔａ＋Ｔｂ・・・（１６）

以上で説明したように、第１遊星歯車機構３Ｅは、第１モータ１１に接続される第１サンギア３１と、第１サンギア３１に噛み合う第１ピニオンギア３３と、第１ピニオンギア３３に噛み合う第１リングギア３５と、第１ピニオンギア３３に接続され且つ出力軸１５に接続される第１キャリア３４と、を備える。第２遊星歯車機構４Ｅは、第１キャリア３４に接続される第２サンギア４１と、第２サンギア４１に噛み合う第２ピニオンギア４３と、第２ピニオンギア４３を支持する第２キャリア４４と、第２ピニオンギア４３に噛み合い且つ第１リングギア３５に接続される第２リングギア４５と、を備える。

これにより、第１モータ１１の動力の一部が第１キャリア３４を介して出力軸１５に出力される。一方、第１モータ１１の動力の他の一部が、第１リングギア３５、第２リングギア４５、第２ピニオンギア４３、第２サンギア４１及び第１キャリア３４を介して出力軸１５に出力される。このため、変速比が大きくなりやすい。さらに、第１モータ１１の動力が２つの経路に分かれて出力軸１５に伝わるので、第１モータ１１の動力が循環する場合に比較して効率が向上する。したがって、電動駆動装置１Ｅは、大きな変速比を得ることができ且つ効率を向上させることができる。

また、電動駆動装置１Ｅは、第２モータ１２と、クラッチ６と、を備える。第２モータ１２は、第２リングギア４５に接続される。クラッチ６は、第２キャリア４４に接続され、第２キャリア４４の回転を規制する制動状態と第２キャリア４４の回転を許容する非制動状態とを切り替える。

これにより、電動駆動装置１Ｅは、出力軸１５に求められるトルク及び回転速度に応じて、駆動モードを切り替えることができる。複数の駆動モードにおいて、変速比は異なる。電動駆動装置１Ｅは、出力軸１５に求められるトルク及び回転速度に応じて、効率が高くなる駆動モードを選択することができる。

（第２実施形態の第１変形例）
図１９は、第２実施形態の第１変形例における電動駆動装置の模式図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図１９に示すように、第２実施形態の第１変形例の電動駆動装置１Ｆは、図１４に示した第２モータ１２及びクラッチ６を備えない。第２キャリア４４は、固定部材１００に固定されている。すなわち、第２キャリア４４は常に制動状態である。電動駆動装置１Ｆは、駆動モードを切り替えられないが、大きな変速比を得ることができ且つ効率を向上させることができる。電動駆動装置１Ｆは、構造が単純であるため製造コストを低減できる。

なお、動力を分配するための構造は、第１実施形態及び第２実施形態で示した構造でなくてもよい。第１実施形態及び第２実施形態で示す構造は、動力を分配するための構造の一例である。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ電動駆動装置
１０ホイール
１００固定部材
１１、１１Ｄ第１モータ
１１０ドライブシャフト
１２、１２Ｄ第２モータ
１５、１６出力軸
１９制御装置
３、３Ｅ第１遊星歯車機構
３０第１サンギアシャフト
３１第１サンギア
３３第１ピニオンギア
３４第１キャリア
３５第１リングギア
４、４Ｅ第２遊星歯車機構
４０第２サンギアシャフト
４１第２サンギア
４３第２ピニオンギア
４４第２キャリア
４５第２リングギア
５Ｂ第３遊星歯車機構
５Ｃ減速機構
５１第３サンギア
５３第３ピニオンギア
５４第３キャリア
５５第３リングギア
５７小ギア
５８大ギア
６クラッチ

Claims

第１モータと、
前記第１モータに接続される第１遊星歯車機構と、
前記第１遊星歯車機構に接続される第２遊星歯車機構と、
少なくとも前記第１遊星歯車機構に接続される出力軸と、
前記第２遊星歯車機構に接続される第２モータと、
前記第２遊星歯車機構に接続され、前記第２遊星歯車機構の一部の回転を規制する制動状態と前記第２遊星歯車機構を自由に回転させる非制動状態とを切り替えるクラッチと、
を備え、
前記第１モータの動力の一部は、前記第１遊星歯車機構及び前記第２遊星歯車機構のうち前記第１遊星歯車機構のみを介して前記出力軸に伝わり、
前記第１モータの動力の他の一部は、前記第１遊星歯車機構及び前記第２遊星歯車機構の両方を介して前記出力軸に伝わる
電動駆動装置。
第１モータと、
前記第１モータに接続される第１遊星歯車機構と、
前記第１遊星歯車機構に接続される第２遊星歯車機構と、
少なくとも前記第１遊星歯車機構に接続される出力軸と、
を備え、
前記第１遊星歯車機構は、
前記第１モータに接続される第１サンギアと、
前記第１サンギアに噛み合う第１ピニオンギアと、
前記第１ピニオンギアに噛み合う第１リングギアと、
前記第１ピニオンギアに接続され且つ前記出力軸に接続される第１キャリアと、
を備え、
前記第２遊星歯車機構は、
前記第１リングギアに接続される第２サンギアと、
前記第２サンギアに噛み合う第２ピニオンギアと、
前記第２ピニオンギアを支持する第２キャリアと、
前記第２ピニオンギアに噛み合い且つ前記出力軸又は前記第１キャリアに接続される第２リングギアと、
を備え、
前記第１モータの動力の一部は、前記第１遊星歯車機構及び前記第２遊星歯車機構のうち前記第１遊星歯車機構のみを介して前記出力軸に伝わり、
前記第１モータの動力の他の一部は、前記第１遊星歯車機構及び前記第２遊星歯車機構の両方を介して前記出力軸に伝わる
電動駆動装置。
前記第２サンギアに接続される第２モータと、
前記第２キャリアに接続され、前記第２キャリアの回転を規制する制動状態と前記第２キャリアの回転を許容する非制動状態とを切り替えるクラッチと、
を備える請求項２に記載の電動駆動装置。
第１モータと、
前記第１モータに接続される第１遊星歯車機構と、
前記第１遊星歯車機構に接続される第２遊星歯車機構と、
少なくとも前記第１遊星歯車機構に接続される出力軸と、
を備え、
前記第１遊星歯車機構は、
前記第１モータに接続される第１サンギアと、
前記第１サンギアに噛み合う第１ピニオンギアと、
前記第１ピニオンギアに噛み合う第１リングギアと、
前記第１ピニオンギアに接続され且つ前記出力軸に接続される第１キャリアと、
を備え、
前記第２遊星歯車機構は、
前記第１キャリアに接続される第２サンギアと、
前記第２サンギアに噛み合う第２ピニオンギアと、
前記第２ピニオンギアを支持する第２キャリアと、
前記第２ピニオンギアに噛み合い且つ前記第１リングギアに接続される第２リングギアと、
を備え、
前記第１モータの動力の一部は、前記第１遊星歯車機構及び前記第２遊星歯車機構のうち前記第１遊星歯車機構のみを介して前記出力軸に伝わり、
前記第１モータの動力の他の一部は、前記第１遊星歯車機構及び前記第２遊星歯車機構の両方を介して前記出力軸に伝わる
電動駆動装置。
前記第２リングギアに接続される第２モータと、
前記第２キャリアに接続され、前記第２キャリアの回転を規制する制動状態と前記第２キャリアの回転を許容する非制動状態とを切り替えるクラッチと、
を備える請求項４に記載の電動駆動装置。