WO2013018394A1 - ハブベアリング、減速機構およびインホイールモータ - Google Patents

ハブベアリング、減速機構およびインホイールモータ Download PDF

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WO2013018394A1
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motor
gear
wheel
sun gear
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大輔 郡司
松田 靖之
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日本精工株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a hub bearing connected to a wheel, a speed reduction mechanism, and an in-wheel motor for driving an electric vehicle.
  • in-wheel motors those that directly drive the wheels are called in-wheel motors.
  • An in-wheel motor here is a drive device provided in the vicinity of the wheel with which an electric vehicle is equipped. Note that the in-wheel motor is not necessarily housed in the wheel.
  • the in-wheel motor needs to be disposed inside the wheel or in the vicinity of the wheel. However, the interior of the wheel and the vicinity of the wheel are relatively narrow spaces. Therefore, the in-wheel motor is required to be downsized.
  • Patent Document 1 describes a mechanism for transmitting a rotational driving force generated in a motor body to a wheel using a transmission member.
  • the transmission member includes a drive shaft that transmits the driving force of the motor body, and a hub that transmits the driving force transmitted to the drive shaft to the wheel.
  • the hub is a bearing, the outer ring is connected to the drive shaft and the wheel, and the inner ring is fixed to the motor case.
  • in-wheel motors There are two types of in-wheel motors, one with a reduction mechanism and the other with a direct drive method without a reduction mechanism.
  • An in-wheel motor having a speed reduction mechanism easily secures a sufficient rotational force to drive an electric vehicle when the electric vehicle starts or climbs (when climbing a hill).
  • the in-wheel motor of a system provided with a speed reduction mechanism transmits a rotational force to the wheel via the speed reduction mechanism, friction loss occurs in the speed reduction mechanism.
  • the rotational speed of the output shaft of the motor is always faster than the rotational speed of the wheel. Therefore, in an in-wheel motor having a speed reduction mechanism, energy loss increases due to friction loss in the speed reduction mechanism, particularly when the electric vehicle travels at a high speed.
  • Patent Document 2 discloses a technique that is not an in-wheel motor but includes a speed reduction mechanism including a planetary gear mechanism and two motors. Is described.
  • JP 2009-292184 A Japanese Patent Laying-Open No. 2005-081932
  • the in-wheel motor uses a hub bearing and fixes the inner ring to the motor case, so that the drive shaft and the wheel can rotate about the rotation axis with respect to the motor case. And can support the wheel. Thereby, it is possible to reduce a load related to a connection portion between the drive shaft and the wheel, that is, a path through which power is transmitted.
  • the structure of the hub bearing described in Patent Document 1 is difficult to assemble because the device configuration is complicated.
  • the technique described in Patent Document 2 has a power circulation path.
  • the technique described in Patent Document 2 first converts the rotational force into electric power in the power circulation path, and converts the electric power into rotational force again. Therefore, the technique described in Patent Document 2 needs to include a generator and a motor in the power circulation path.
  • the in-wheel motor is required to reduce the size of the electric vehicle drive device, and it is difficult to secure a space for installing the generator and the motor near the wheel.
  • the technique described in Patent Document 2 converts motive power into electric power, and further converts electric power into motive power. For this reason, the technique described in Patent Document 2 causes energy loss during energy conversion.
  • the present invention has been made in view of the above, and it is an object of the present invention to provide a hub bearing, a speed reduction mechanism, and an in-wheel motor capable of reducing energy loss that are easy to assemble and can be easily mounted on a transmission mechanism on a wheel and a driving source side.
  • the present invention provides a hub bearing that is connected to a wheel and a support mechanism and supports the wheel with respect to the support mechanism in a state of being rotatable about a rotation axis.
  • An inner ring portion fixed to the support mechanism, an outer ring portion coupled to the wheel, and disposed between the inner ring portion and the outer ring portion, wherein the outer ring portion and the inner ring portion are connected to a rotating shaft.
  • a rolling element that is rotatably supported around the outer ring portion, and the outer ring portion includes an outer ring member that contacts the rolling element, a wheel flange coupled to the wheel, and the outer ring member as the wheel flange.
  • a fixing mechanism that fixes the first inner ring member to the support mechanism; a second inner ring member that is inserted into an outer peripheral surface of the first inner ring member; 1 inner ring A lock nut disposed on the wheel side of the outer peripheral surface of the second inner ring member and screwed into the first inner ring member, wherein the lock nut is in the direction parallel to the rotation axis. The position of the end surface on the side farther from the wheel is on the wheel side than the contact surface of the outer ring member with the wheel flange.
  • the present invention provides a hub bearing that is connected to a wheel and a support mechanism and supports the wheel with respect to the support mechanism in a state of being rotatable about a rotation axis.
  • An inner ring portion fixed to the support mechanism, an outer ring portion coupled to the wheel, and disposed between the inner ring portion and the outer ring portion, wherein the outer ring portion and the inner ring portion are connected to a rotating shaft.
  • a rolling element that is rotatably supported around the outer ring portion, and the outer ring portion includes an outer ring member that contacts the rolling element, a wheel flange coupled to the wheel, and the outer ring member as the wheel flange.
  • the fixing mechanism is a fixing bolt in which a shaft portion extends in a direction parallel to the rotating shaft.
  • the wheel flange accommodates the head of the fixing bolt.
  • the wheel flange has a projecting portion that protrudes toward the outer ring member on the contact surface with the outer ring member.
  • the wheel flange is formed of a material having a higher linear expansion coefficient than the outer ring member, and the protrusion is formed on the inner side of the end of the contact surface in the direction perpendicular to the rotation axis. Preferably it is.
  • the wheel flange further includes a plurality of fastening members that connect the wheel, and the wheel flange has a plurality of openings into which the fastening members are inserted, and each of the plurality of openings. It is preferable that a pitch circle diameter obtained by connecting the centers with a circle is smaller than a pitch circle diameter obtained by connecting the centers of the rolling elements in the radial direction perpendicular to the rotation axis with a circle.
  • the fastening member is a stud bolt extending in a direction parallel to the rotation axis and having a head portion exposed on a surface of the wheel flange on the inner ring portion side.
  • the present invention is a speed reduction mechanism, the hub bearing described in any of the above, a sun gear to which a driving force from a driving source is transmitted, and the sun gear.
  • a pinion gear that meshes with the pinion gear, the wheel flange is a carrier that holds the pinion gear and rotates about the rotation axis together with the pinion gear, and the inner ring portion is a ring that meshes with the pinion gear It is a gear.
  • the present invention is an in-wheel motor, the reduction mechanism described above, and a transmission mechanism that is connected to the sun gear of the reduction mechanism and rotates the sun gear. And a drive source having at least one motor for generating a driving force for rotating the transmission mechanism.
  • the drive source includes a first motor and a second motor
  • the transmission mechanism includes a first sun gear coupled to the first motor, a first pinion gear engaged with the first sun gear, A first carrier that holds the first pinion gear so that the first pinion gear can rotate and the first pinion gear can revolve around the first sun gear; and rotation of the first carrier.
  • a clutch device that can be regulated, meshed with the first pinion gear, and coupled with the second motor, a second sun gear coupled with the first motor, and a second sun gear meshed with the second sun gear.
  • the drive source includes a first motor and a second motor
  • the transmission mechanism includes a first sun gear coupled to the first motor, a first pinion gear engaged with the first sun gear, A first carrier for holding the first pinion gear and the first pinion gear mesh with each other so that the first pinion gear can rotate and the first pinion gear can revolve around the first sun gear.
  • a first ring gear coupled to the sun gear of the speed reduction mechanism, a second sun gear coupled to the first motor, a second pinion gear meshing with the second sun gear, and the second pinion gear.
  • the meshing third pinion gear, the second pinion gear, and the third pinion gear can each rotate, and the second pinion gear and the third pinion A second carrier that holds the second pinion gear and the third pinion gear so that the center can revolve around the second sun gear, a clutch device that can restrict the rotation of the second carrier, and the third pinion gear And a second ring gear coupled to the first carrier and coupled to the second motor.
  • the present invention provides a first motor, a second motor, a first sun gear coupled to the first motor, a first pinion gear meshing with the first sun gear, and the first pinion gear so that the first pinion gear can rotate. And a first carrier that holds the first pinion gear so that the first pinion gear can revolve around the first sun gear, a clutch device that can restrict the rotation of the first carrier, and the first pinion gear.
  • a first ring gear coupled to the second motor, a second sun gear coupled to the first motor, a second pinion gear meshed with the second sun gear, and the second pinion gear. The meshed third pinion gear, the second pinion gear, and the third pinion gear can each rotate, and the second pinion gear and the third pinion gear can rotate.
  • the second pinion gear and the third pinion gear are held so that the center gear can revolve around the second sun gear, and the second carrier connected to the first ring gear meshes with the third pinion gear.
  • a third ring gear is held so that the center gear can revolve around the second sun gear, and the second carrier connected to the first ring gear meshes with the third pinion gear.
  • the in-wheel motor can realize two shift states, a first shift state and a second shift state.
  • the first motor and the second motor operate, and the clutch device is in an engaged state.
  • the in-wheel motor has a part of the rotational force returned from the second carrier to the first ring gear, and the rotational force transmitted to the first ring gear is transmitted to the second sun gear via the first sun gear. It is transmitted. That is, in this in-wheel motor, the rotational force circulates.
  • the in-wheel motor can realize a larger gear ratio. That is, the in-wheel motor can transmit a rotational force larger than the rotational force output by the first motor to the wheel in the first speed change state.
  • the first motor and the second motor operate, and the clutch device is in a non-engagement state.
  • the in-wheel motor can continuously change the gear ratio by changing the angular speed of the second motor in the second speed change state. By doing in this way, this in-wheel motor can reduce the difference between the angular velocity of the first motor and the angular velocity of the second ring gear serving as the output shaft, so that the friction loss can be reduced, resulting in the loss of energy. Can be reduced.
  • the in-wheel motor has a speed reduction mechanism including a third sun gear, a fourth pinion gear, a third carrier, and a third ring gear. Since this in-wheel motor can amplify the rotational force of the first motor and the second motor by the speed reduction mechanism, the rotational force required for the first motor and the second motor can be reduced. As a result, since the first motor and the second motor can be reduced in size and weight, the in-wheel motor can be reduced in size and weight.
  • the present invention provides a first motor, a second motor, a first sun gear coupled to the first motor, a first pinion gear meshing with the first sun gear, and the first pinion gear so that the first pinion gear can rotate.
  • a first carrier that holds the first pinion gear so that the first pinion gear can revolve around the first sun gear; a first ring gear that meshes with the first pinion gear; and the first motor;
  • the second sun gear to be coupled, the second pinion gear that meshes with the second sun gear, the third pinion gear that meshes with the second pinion gear, the second pinion gear, and the third pinion gear so that they can rotate.
  • the second pinion gear and the third pinion gear so that the second pinion gear and the third pinion gear can revolve around the second sun gear.
  • a third ring gear is provided to the stationary system.
  • the in-wheel motor can realize two shift states, a first shift state and a second shift state.
  • the first motor and the second motor operate, and the clutch device is in an engaged state.
  • the in-wheel motor has a part of the rotational force returned from the first carrier to the second ring gear, and the rotational force transmitted to the second ring gear is transmitted to the first sun gear via the second sun gear. It is transmitted. That is, in this in-wheel motor, the rotational force circulates.
  • the in-wheel motor can realize a larger gear ratio. That is, the in-wheel motor can transmit a rotational force larger than the rotational force output by the first motor to the wheel in the first speed change state.
  • the first motor and the second motor operate, and the clutch device is in a non-engagement state.
  • the in-wheel motor can continuously change the gear ratio by changing the angular speed of the second motor in the second speed change state. By doing in this way, this in-wheel motor can reduce the difference between the angular velocity of the first motor and the angular velocity of the second ring gear serving as the output shaft, so that the friction loss can be reduced, resulting in the loss of energy. Can be reduced.
  • the in-wheel motor has a speed reduction mechanism including a third sun gear, a fourth pinion gear, a third carrier, and a third ring gear. Since this in-wheel motor can amplify the rotational force of the first motor and the second motor by the speed reduction mechanism, the rotational force required for the first motor and the second motor can be reduced. As a result, since the first motor and the second motor can be reduced in size and weight, the in-wheel motor can be reduced in size and weight.
  • the clutch device includes a first member, a second member that can rotate with respect to the first member, and when the rotational force in the first direction acts on the second member, the first member and the second member. A rotational force is transmitted between the first member and the second member when a rotational force in a second direction opposite to the first direction acts on the second member. It is preferable that the one-way clutch device includes an engaging member that does not.
  • the one-way clutch device can switch between the engaged state and the non-engaged state by switching the direction of the rotational force acting on the second member. Therefore, the one-way clutch device does not require a mechanism for moving the piston or an electromagnetic actuator. Thereby, the in-wheel motor which concerns on this invention can reduce a number of parts, and can miniaturize itself (clutch apparatus). In addition, the one-way clutch device does not require a mechanism for moving the piston or energy for operating the electromagnetic actuator.
  • the first motor may be arranged to rotate in a direction to advance an electric vehicle on which the in-wheel motor is mounted and to engage when the second motor is not driven.
  • the first shift state can be a so-called low gear
  • the second shift state can be a so-called high gear
  • the clutch device is preferably a sprag type one-way clutch. Since the sprag type one-way clutch uses a sprag as a friction engagement member, more sprags can be arranged in the clutch device than the number of cams having a bottom surface similar to a circle. As a result, the torque capacity of the clutch device can be made larger than the torque capacity of the cam clutch device having the same mounting dimensions as the clutch device.
  • the present invention can provide a hub bearing, a speed reduction mechanism, and an in-wheel motor that can reduce energy loss that are easy to assemble and are easy to be mounted on the transmission mechanism on the wheel and drive source side.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an electric vehicle driving apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a path through which the rotational force is transmitted when the electric vehicle drive device according to the present embodiment is in the first speed change state.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing a path through which the rotational force is transmitted when the electric vehicle drive device according to the present embodiment is in the second speed change state.
  • FIG. 4 is an explanatory view showing the clutch device of the present embodiment.
  • FIG. 5 is an explanatory view showing an enlarged cam of the clutch device of the present embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing an internal structure of the electric vehicle drive device according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is an explanatory view schematically showing the appearance of the wheel bearing of the present embodiment.
  • FIG. 8 is a sectional view taken along line XX in FIG.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a schematic configuration of the first inner ring member.
  • FIG. 10 is an explanatory view schematically showing the appearance of the schematic configuration of the lock nut.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing a schematic configuration of the lock nut.
  • FIG. 12 is an explanatory view schematically showing the appearance of the schematic configuration of the outer ring member.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing a schematic configuration of the outer ring member.
  • FIG. 14 is an enlarged cross-sectional view of the outer ring member.
  • FIG. 15 is a perspective view schematically showing the appearance of the schematic configuration of the wheel flange.
  • FIG. 10 is an explanatory view schematically showing the appearance of the schematic configuration of the lock nut.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing a schematic configuration of the lock nut.
  • FIG. 16 is a perspective view schematically showing the appearance of the schematic configuration of the wheel flange from an angle different from that in FIG. 15.
  • FIG. 17 is an explanatory view schematically showing the appearance of the schematic configuration of the wheel flange.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view schematically showing a schematic configuration of the wheel flange.
  • FIG. 19A is a perspective view of the first magnetic pattern ring and the second magnetic pattern ring.
  • FIG. 19-2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 19-1.
  • FIG. 19-3 is a perspective view showing the arrangement of the magnetic detectors.
  • FIG. 20 is a diagram showing the relationship between the rotational force (torque) required for the motor that drives the vehicle and the angular velocity (rotational speed).
  • FIG. 21 is an explanatory diagram illustrating a configuration of an electric vehicle driving device according to a modification of the present embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of the electric vehicle drive device of the present embodiment.
  • the electric vehicle drive device 10 that is an in-wheel motor includes a casing G, a first motor 11, a second motor 12, a speed change mechanism 13, a speed reduction mechanism 40, and a wheel bearing (hub bearing) 50.
  • the casing G houses the first motor 11, the second motor 12, the speed change mechanism 13, and the speed reduction mechanism 40.
  • the first motor 11 can output the first rotational force TA.
  • the second motor 12 can output the second rotational force TB.
  • the speed change mechanism 13 is connected to the first motor 11. With such a structure, when the first motor 11 is operated, the transmission mechanism 13 receives (inputs) the first rotational force TA from the first motor 11. The transmission mechanism 13 is connected to the second motor 12. With this structure, the transmission mechanism 13 is transmitted (inputted) with the second rotational force TB when the second motor 12 is operated.
  • the operation of the motor here means that electric power is supplied to the first motor 11 (second motor 12) and the input / output shaft of the first motor 11 (second motor 12) rotates.
  • the transmission mechanism 13 can change the reduction ratio (ratio ⁇ i / ⁇ o between the input rotational speed ⁇ i and the output rotational speed ⁇ o to the transmission mechanism 13).
  • the speed change mechanism 13 includes a first planetary gear mechanism 20, a second planetary gear mechanism 30, and a clutch device 60.
  • the first planetary gear mechanism 20 is a single pinion type planetary gear mechanism.
  • the first planetary gear mechanism 20 includes a first sun gear 21, a first pinion gear 22, a first carrier 23, and a first ring gear 24.
  • the second planetary gear mechanism 30 is a double pinion planetary gear mechanism.
  • the second planetary gear mechanism 30 includes a second sun gear 31, a second pinion gear 32a, a third pinion gear 32b, a second carrier 33, and a second ring gear 34.
  • the first sun gear 21 is supported in the casing G so as to rotate (rotate) about the rotation axis R.
  • the first sun gear 21 is connected to the first motor 11.
  • the first sun gear 21 receives the first rotational force TA when the first motor 11 is operated.
  • the first sun gear 21 rotates about the rotation axis R when the first motor 11 is operated.
  • the first pinion gear 22 meshes with the first sun gear 21.
  • the first carrier 23 holds the first pinion gear 22 so that the first pinion gear 22 can rotate (rotate) about the first pinion rotation axis Rp1.
  • the first pinion rotation axis Rp1 is, for example, parallel to the rotation axis R.
  • the first carrier 23 is supported in the casing G so as to rotate (rotate) about the rotation axis R.
  • the first carrier 23 holds the first pinion gear 22 so that the first pinion gear 22 can revolve around the first sun gear 21, that is, around the rotation axis R.
  • the first ring gear 24 can rotate (spin) about the rotation axis R.
  • the first ring gear 24 meshes with the first pinion gear 22.
  • the first ring gear 24 is connected to the second motor 12.
  • the first ring gear 24 transmits the second rotational force TB when the second motor 12 is operated.
  • the first ring gear 24 rotates (rotates) about the rotation axis R when the second motor 12 is operated.
  • the clutch device 60 is disposed between the casing G and the first carrier 23.
  • the clutch device 60 can regulate the rotation of the first carrier 23. Specifically, the clutch device 60 can switch between restricting (braking) the rotation of the first carrier 23 around the rotation axis R and allowing the rotation.
  • a state where the rotation is restricted (braking) is referred to as an engaged state
  • a state where the rotation is allowed is referred to as a non-engaged state. Details of the clutch device 60 will be described later.
  • the first carrier 23 can be engaged with and separated from the casing G by the clutch device 60. That is, the clutch device 60 can make the first carrier 23 rotatable with respect to the casing G, or make the first carrier 23 non-rotatable with respect to the casing G.
  • the second sun gear 31 is supported in the casing G so as to rotate (rotate) about the rotation axis R.
  • the second sun gear 31 is connected to the first motor 11 via the first sun gear 21.
  • the first sun gear 21 and the second sun gear 31 are formed integrally with the sun gear shaft 14 so that each can rotate on the same axis (rotation axis R).
  • the sun gear shaft 14 is connected to the first motor 11. With such a structure, the second sun gear 31 rotates around the rotation axis R when the first motor 11 is operated.
  • the second pinion gear 32 a meshes with the second sun gear 31.
  • the third pinion gear 32b meshes with the second pinion gear 32a.
  • the second carrier 33 holds the second pinion gear 32a so that the second pinion gear 32a can rotate (spin) about the second pinion rotation axis Rp2.
  • the second carrier 33 holds the third pinion gear 32b so that the third pinion gear 32b can rotate (rotate) about the third pinion rotation axis Rp3.
  • the second pinion rotation axis Rp2 and the third pinion rotation axis Rp3 are parallel to the rotation axis R, for example.
  • the second carrier 33 is supported in the casing G so that it can rotate (rotate) about the rotation axis R.
  • the second carrier 33 has the second pinion gear 32a and the second pinion gear 32a and the third pinion gear 32b revolved around the second sun gear 31, that is, around the rotation axis R.
  • the three pinion gear 32b is held.
  • the second carrier 33 is connected to the first ring gear 24.
  • the second carrier 33 rotates (spins) about the rotation axis R when the first ring gear 24 rotates (spins).
  • the second ring gear 34 can rotate (rotate) about the rotation axis R.
  • the second ring gear 34 meshes with the third pinion gear 32b.
  • the second ring gear 34 is connected to the input / output shaft (transmission mechanism input / output shaft) 15 of the transmission mechanism 13. With this structure, when the second ring gear 34 rotates (spins), the transmission mechanism input / output shaft 15 rotates.
  • the deceleration mechanism 40 is disposed between the speed change mechanism 13 and the wheel H of the electric vehicle.
  • the reduction mechanism 40 decelerates the rotational speed of the transmission mechanism input / output shaft 15 and outputs it to the input / output shaft (deceleration mechanism input / output shaft) 16.
  • the speed reduction mechanism input / output shaft 16 is connected to the wheel H of the electric vehicle, and transmits power between the speed reduction mechanism 40 and the wheel H.
  • the power generated by at least one of the first motor 11 and the second motor 12 is transmitted to the wheel H via the speed change mechanism 13 and the speed reduction mechanism 40 to drive it.
  • the input from the wheel H is transmitted to at least one of the first motor 11 and the second motor 12 via the speed reduction mechanism 40 and the speed change mechanism 13. In this case, at least one of the first motor 11 and the second motor 12 can be driven by the wheel H to generate electric power (regeneration).
  • the speed reduction mechanism 40 includes a third sun gear 41, a fourth pinion gear 42, a third carrier 43, and a third ring gear 44.
  • the transmission mechanism input / output shaft 15 is attached to the third sun gear 41.
  • the third sun gear 41 and the second ring gear 34 of the transmission mechanism 13 are connected via the transmission mechanism input / output shaft 15.
  • the fourth pinion gear 42 meshes with the third sun gear 41.
  • the third carrier 43 has a fourth pinion gear 42 so that the fourth pinion gear 42 can rotate about the fourth pinion rotation axis Rp4 and so that the fourth pinion gear 42 can revolve about the third sun gear 41. Hold.
  • the third ring gear 44 meshes with the fourth pinion gear 42 and is fixed to the stationary system (the casing G in the present embodiment).
  • the third carrier 43 is connected to the wheel H via the speed reduction mechanism input / output shaft 16.
  • the third carrier 43 is rotatably supported by the wheel bearing 50.
  • the electric vehicle drive apparatus 10 drives the wheel H by reducing the rotational speed of the speed change mechanism input / output shaft 15 of the speed change mechanism 13 by interposing the speed reduction mechanism 40 between the speed change mechanism 13 and the wheel H. For this reason, even if the 1st motor 11 and the 2nd motor 12 have a small maximum rotational force, the driving force required for an electric vehicle can be obtained. As a result, the drive currents of the first motor 11 and the second motor 12 can be reduced, and these can be reduced in size and weight. And the manufacturing cost reduction and weight reduction of the electric vehicle drive device 10 are realizable.
  • the control device 1 controls the operation of the electric vehicle drive device 10. More specifically, the control device 1 controls the rotation speed, rotation direction, and output of the first motor 11 and the second motor 12.
  • the control device 1 is, for example, a microcomputer. Next, the transmission path of the rotational force in the electric vehicle drive device 10 will be described.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing a path through which the rotational force is transmitted when the electric vehicle drive device according to the present embodiment is in the first speed change state.
  • the electric vehicle drive device 10 can realize two shift states, a first shift state and a second shift state. First, the case where the electric vehicle drive device 10 realizes the first shift state will be described.
  • the first speed change state is a so-called low gear state, and a large reduction ratio can be obtained. That is, the torque of the transmission mechanism input / output shaft 15 can be increased.
  • the first speed change state is mainly used when the electric vehicle requires a large driving force when traveling, for example, when starting a slope or climbing (when climbing a slope).
  • the first motor 11 and the second motor 12 operate together, but the directions of torque are opposite.
  • the power of the first motor 11 is input to the first sun gear 21, and the power of the second motor 12 is input to the first ring gear 24.
  • the clutch device 60 In the first speed change state, the clutch device 60 is in an engaged state. That is, in the first speed change state, the first carrier 23 cannot rotate with respect to the casing G.
  • the rotational force output from the first motor 11 is defined as a first rotational force T1
  • the rotational force output from the second motor 12 is defined as a second rotational force T5.
  • Each rotational force of the first rotational force T1, the circulating rotational force T3, the combined rotational force T2, the first distributed rotational force T6, and the second distributed rotational force T4 shown in FIG. 2 indicates the torque acting on each part, and the unit is Nm.
  • the first rotational force T1 output from the first motor 11 is input to the first sun gear 21. Then, the first rotational force T1 merges with the circulating rotational force T3 at the first sun gear 21 to become a combined rotational force T2.
  • the combined rotational force T2 is output from the first sun gear 21.
  • the circulating rotational force T3 is a rotational force transmitted from the first ring gear 24 to the first sun gear 21. Details of the circulating rotational force T3 will be described later.
  • the first sun gear 21 and the second sun gear 31 are connected by the sun gear shaft 14. Therefore, in the first speed change state, the first rotational force T1 and the circulating rotational force T3 are combined, and the combined rotational force T2 output from the first sun gear 21 is transmitted to the second sun gear 31 via the sun gear shaft 14. It is done.
  • the combined rotational force T2 is amplified by the second planetary gear mechanism 30.
  • the combined rotational force T2 is distributed by the second planetary gear mechanism 30 to the first distributed rotational force T6 and the second distributed rotational force T4.
  • the first distributed rotational force T6 is a rotational force obtained by distributing and amplifying the combined rotational force T2 to the second ring gear 34, and is output from the transmission mechanism input / output shaft 15.
  • the second distributed rotational force T4 is a rotational force obtained by distributing and amplifying the combined rotational force T2 to the second carrier 33.
  • the first distributed rotational force T6 is output from the speed change mechanism input / output shaft 15 to the speed reduction mechanism 40. Then, the first distributed rotational force T6 is amplified by the speed reduction mechanism 40 and is output to the wheel H via the speed reduction mechanism input / output shaft 16 shown in FIG. 1 to drive it. As a result, the electric vehicle travels.
  • the second distributed rotational force T4 distributed to the second carrier 33 becomes the circulating rotational force of the first ring gear 24.
  • the second distributed rotational force T4 is combined with the second rotational force T5 of the second motor 12 by the first ring gear 24 and travels toward the first planetary gear mechanism 20.
  • the second rotational force T5, that is, the direction of the rotational force of the second motor 12 is opposite to the direction of the rotational force of the first motor 11.
  • the second distributed rotational force T4 and the second rotational force T5 in the first ring gear 24 returned to the first planetary gear mechanism 20 are reduced in magnitude by the first planetary gear mechanism 20, and the direction of the force is changed.
  • a circulating rotational force T3 in the first sun gear 21 is obtained.
  • the speed change mechanism 13 can increase the reduction ratio. That is, the electric vehicle drive device 10 can generate a large torque when in the first shift state.
  • the number of teeth of the second sun gear 31 is Z1
  • the number of teeth of the second ring gear 34 is Z4
  • the number of teeth of the first sun gear 21 is Z5
  • the number of teeth of the first ring gear 24 is Z7.
  • the number of teeth Z1 is 47, the number of teeth Z4 is 97, the number of teeth Z5 is 24, and the number of teeth Z7 is 76.
  • the first rotational force T1 is set to 50 Nm
  • the second rotational force T5 is set to 50 Nm.
  • the combined rotational force T2 is 99.1 Nm
  • the circulating rotational force T3 is 49.1 Nm
  • the second distributed rotational force T4 is ⁇ 105.4 Nm
  • the first distributed rotational force T6 is 204.5 Nm.
  • the electric vehicle drive apparatus 10 can amplify the 1st rotational force T1 which the 1st motor 11 outputs as an example, and can output it to the wheel H about 4 times. Next, the case where the electric vehicle drive device 10 realizes the second shift state will be described.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing a path through which the rotational force is transmitted when the electric vehicle drive device according to the present embodiment is in the second speed change state.
  • the second speed change state is a so-called high gear state, and the reduction ratio can be made small. That is, the torque of the transmission mechanism input / output shaft 15 is reduced, but the friction loss of the transmission mechanism 13 can be reduced.
  • the first motor 11 and the second motor 12 operate together. And the direction of the torque which the 1st motor 11 and the 2nd motor 12 generate becomes equal.
  • the rotational force output by the first motor 11 is defined as a first rotational force T7
  • the rotational force output by the second motor 12 is defined as a second rotational force T8.
  • the clutch device 60 is in a disengaged state. That is, in the second speed change state, the first carrier 23 can rotate with respect to the casing G. As a result, in the second speed change state, the circulation of the rotational force between the first planetary gear mechanism 20 and the second planetary gear mechanism 30 is interrupted. In the second speed change state, the first carrier 23 can freely revolve (rotate), so that the first sun gear 21 and the first ring gear 24 can relatively freely rotate (spin).
  • the combined rotational force T9 shown in FIG. 3 indicates torque output from the transmission mechanism input / output shaft 15 and transmitted to the speed reduction mechanism 40, and its unit is Nm.
  • the first rotational force T7 merges with the second rotational force T8 at the second carrier 33.
  • the combined rotational force T9 is transmitted to the second ring gear 34.
  • the first rotational force T7, the second rotational force T8, and the combined rotational force T9 satisfy the following formula (5).
  • the angular speed (rotational speed) of the speed change mechanism input / output shaft 15 is determined by the angular speed of the second sun gear 31 driven by the first motor 11 and the angular speed of the second carrier 33 driven by the second motor 12. Therefore, even if the angular speed of the transmission mechanism input / output shaft 15 is constant, the combination of the angular speed of the first motor 11 and the angular speed of the second motor 12 can be changed.
  • the first shift state to the second shift state described above, or The second shift state can be continuously shifted to the first shift state. Therefore, when the control device 1 continuously and smoothly controls the angular speed of the first motor 11, the angular speed of the second motor 12, and the rotational force, the speed change mechanism 13 is switched between the first speed change state and the second speed change state. Even when the state changes, so-called shift shock can be reduced.
  • the second sun gear 31 and the second carrier 33 are also in the same direction. Rotates (spins).
  • the angular velocity of the second sun gear 31 is constant, the angular velocity of the second ring gear 34 increases as the angular velocity of the second carrier 33 increases. Further, the angular velocity of the second ring gear 34 becomes slower as the angular velocity of the second carrier 33 becomes slower.
  • the angular velocity of the second ring gear 34 continuously changes depending on the angular velocity of the second sun gear 31 and the angular velocity of the second carrier 33. That is, the electric vehicle drive device 10 can continuously change the gear ratio by changing the angular velocity of the second rotational force T8 output from the second motor 12.
  • the electric vehicle driving device 10 when the electric vehicle drive device 10 tries to keep the angular velocity of the second ring gear 34 constant, the electric vehicle driving device 10 outputs the angular velocity of the first rotational force T7 output by the first motor 11 and the second velocity output by the second motor 12. There are a plurality of combinations with the angular velocity of the rotational force T8. That is, even if the angular velocity of the first rotational force T7 output from the first motor 11 changes due to the change in the angular velocity of the second rotational force T8 output from the second motor 12, the angular velocity of the second ring gear 34 is changed. Can be kept constant. For this reason, the electric vehicle drive device 10 can reduce the amount of change in the angular velocity of the second ring gear 34 when switching from the first shift state to the second shift state. As a result, the electric vehicle drive device 10 can reduce the shift shock.
  • the 2nd motor 12 needs to output the rotational force more than 2nd rotational force T8 which satisfy
  • 1- (Z4 / Z1) indicates a rotational force ratio between the second sun gear 31 and the second ring gear 34.
  • the first rotational force TA is a rotational force at an arbitrary angular velocity of the first motor 11
  • the second rotational force TB is a rotational force at an arbitrary angular velocity of the second motor 12.
  • the clutch device 60 is, for example, a one-way clutch device.
  • the one-way clutch device transmits only the rotational force in the first direction, and does not transmit the rotational force in the second direction that is opposite to the first direction. That is, the one-way clutch device is engaged when the first carrier 23 shown in FIGS. 1 to 3 tries to rotate in the first direction, and is not used when the first carrier 23 tries to rotate in the second direction.
  • the engaged state is established.
  • the one-way clutch device is, for example, a cam clutch device or a roller clutch device.
  • the configuration of the clutch device 60 will be described assuming that the clutch device 60 is a cam clutch device.
  • FIG. 4 is an explanatory view showing the clutch device of the present embodiment.
  • Drawing 5 is an explanatory view expanding and showing a cam of a clutch device of an embodiment.
  • the clutch device 60 includes an inner ring 61 as a second member, an outer ring 62 as a first member, and a cam 63 as an engaging member.
  • the inner ring 61 may function as the first member, and the outer ring 62 may function as the second member.
  • the inner ring 61 and the outer ring 62 are cylindrical members.
  • the inner ring 61 is disposed inside the outer ring 62.
  • One of the inner ring 61 and the outer ring 62 is connected to the first carrier 23, and the other is connected to the casing G.
  • the inner ring 61 is connected to the first carrier 23 and the outer ring 62 is connected to the casing G.
  • the cam 63 is a substantially cylindrical rod-shaped member.
  • the cross-sectional shape of the cam 63 cut by a virtual plane orthogonal to the central axis of the rod-shaped member is not a perfect circle but a distorted shape.
  • a plurality of cams 63 are provided along the circumferential direction of the inner ring 61 and the outer ring 62 between the outer peripheral part of the inner ring 61 and the inner peripheral part of the outer ring 62.
  • the clutch device 60 includes a wire gauge 64 and a garter spring 65.
  • the wire gauge 64 is an elastic member.
  • the wire gauge 64 is arranged so that the plurality of cams 63 are not dispersed.
  • the garter spring 65 applies a force to the cam 63 so that the cam 63 always contacts the inner ring 61 and the outer ring 62.
  • the clutch device 60 can reduce the time required for switching from the disengaged state to the engaged state. In the disengaged state, no force is transmitted between the inner ring 61 and the outer ring 62. In the engaged state, force is transmitted between the inner ring 61 and the outer ring 62.
  • the clutch device 60 when the rotational force in the first direction acts on the inner ring 61, the cam 63 meshes with the inner ring 61 and the outer ring 62. Thereby, a rotational force is transmitted between the inner ring 61 and the outer ring 62, and the first carrier 23 receives a reaction force from the casing G. As a result, the clutch device 60 can regulate the rotation of the first carrier 23. Further, in the clutch device 60, when the rotational force in the second direction acts on the inner ring 61, the cam 63 does not mesh with the inner ring 61 and the outer ring 62.
  • the clutch device 60 realizes a function as a one-way clutch device.
  • the clutch device 60 is in the first speed change state, that is, the state in which the first motor 11 and the second motor 12 are operating, and the first motor 11 has a rotational force so as to advance the electric vehicle.
  • the inner ring 61 rotates in the direction in which the first carrier 23 shown in FIG. 1 rotates (spins)
  • the engagement state is established. That is, in the first direction, the inner ring 61 as the second member is output when the first motor 11 outputs a rotational force so as to advance the electric vehicle and the second motor 12 is not operated (driven). Is the direction of rotation.
  • the speed change mechanism 13 Is in the first shift state.
  • the clutch device 60 is disposed in a direction to be engaged when the first motor 11 rotates in a direction for moving the electric vehicle forward and the second motor 12 is not driven.
  • the second motor 12 operates in a state where the first motor 11 outputs a rotational force so as to move the electric vehicle forward, and rotates in the same direction as the rotation direction of the first motor 11.
  • the rotational direction of the second carrier 33 is reversed.
  • the clutch device 60 when the clutch device 60 is in the second speed change state, that is, the first motor 11 and the second motor 12 are operated to output the rotational force in the same direction, and the first motor is moved forward.
  • the motor 11 and the second motor 12 output a rotational force, they are disengaged.
  • the clutch device 60 can passively switch between the engaged state and the non-engaged state depending on the direction of the rotational force of the first motor 11 and the direction of the rotational force of the second motor 12.
  • the clutch device 60 may be a roller clutch device.
  • the cam clutch device has a larger rotational force (torque) capacity than the roller clutch device. That is, the magnitude of the force that can be transmitted between the inner ring 61 and the outer ring 62 is greater in the cam clutch device than in the roller clutch device. For this reason, the clutch device 60 can transmit a larger rotational force when it is a cam clutch device.
  • the clutch device 60 is a cam clutch device, idling friction when the cam 63 is separated from the inner ring 61 and the outer ring 62 can be made smaller than that of the roller clutch device. For this reason, the friction loss of the whole electric vehicle drive device 10 can be reduced, and efficiency can be improved.
  • the first shift state and the second shift state are switched by the control device 1 controlling the rotational force and the rotation direction of the first motor 11 and the second motor 12.
  • the electric vehicle driving device 10 realizes the first shift state by reversing the direction of the rotational force between the first motor 11 and the second motor 12.
  • the electric vehicle drive device 10 can also realize the first shift state by operating only the first motor 11 without operating the second motor 12.
  • the control device 1 realizes the first shift state by stopping the second motor 12 and operating only the first motor 11.
  • the clutch device 60 may be a sprag type one-way clutch device. Since the sprag type one-way clutch uses a sprag as a friction engagement member, a larger number of sprags can be disposed in the clutch device 60 than the number of cams having a bottom surface similar to a circle. As a result, the torque capacity of the clutch device 60 can be made larger than the torque capacity of the cam clutch device having the same mounting dimensions as the clutch device 60. Since the torque capacity of the clutch device 60 can be increased, the maximum value of the first distributed rotational force T6 output to the wheels H can be increased.
  • the clutch device 60 is not a one-way clutch device, but is a type of engaging two rotating members by moving a piston in a cylinder with a working fluid or engaging two rotating members by an electromagnetic actuator.
  • a clutch device may be used. However, such a clutch device requires a mechanism for moving the piston or requires electric power for operating the electromagnetic actuator. However, if the clutch device 60 is a one-way clutch device, it does not require a mechanism for moving the piston, and does not require electric power for operating the electromagnetic actuator. If the clutch device 60 is a one-way clutch device, the direction of the rotational force acting on the inner ring 61 or the outer ring 62 (in this embodiment, the inner ring 61) can be switched to switch between the engaged state and the non-engaged state. Therefore, if the clutch device 60 is a one-way clutch device, the number of parts can be reduced, and the size of the clutch device 60 (the clutch device 60) can be reduced.
  • an example of the structure of the electric vehicle drive device 10 will be described.
  • FIG. 6 is a diagram showing an internal structure of the electric vehicle drive device according to the present embodiment.
  • the casing G includes a first casing G1, a second casing G2, a third casing G3, and a fourth casing G4.
  • the first casing G1, the second casing G2, and the fourth casing G4 are cylindrical members.
  • the second casing G2 is provided closer to the wheel H than the first casing G1.
  • the first casing G1 and the second casing G2 are fastened with, for example, a plurality of bolts.
  • the third casing G3 is provided at the opening end opposite to the second casing G2 of the two opening ends of the first casing G1, that is, the opening end of the first casing G1 on the vehicle body side of the electric vehicle.
  • the first casing G1 and the third casing G3 are fastened by a plurality of bolts 52, for example. In this way, the third casing G3 closes the opening of the first casing G1.
  • the fourth casing G4 is provided inside the first casing G1.
  • the first casing G1 and the fourth casing G4 are fastened with, for example, a plurality of bolts.
  • the first motor 11 includes a first stator core 11a, a first coil 11b, a first rotor 11c, a first magnetic pattern ring 11d, and a first motor output shaft 11e.
  • the first stator core 11a is a cylindrical member. As shown in FIG. 6, the first stator core 11a is fitted into the first casing G1, and is positioned (fixed) by being sandwiched between the first casing G1 and the third casing G3.
  • the first coil 11b is provided at a plurality of locations of the first stator core 11a.
  • the first coil 11b is wound around the first stator core 11a via an insulator.
  • the first rotor 11c is disposed on the radially inner side of the first stator core 11a.
  • the first rotor 11c includes a first rotor core 11c1 and a first magnet 11c2.
  • the first rotor core 11c1 is a cylindrical member.
  • a plurality of first magnets 11c2 are provided inside or on the outer periphery of the first rotor core 11c1.
  • the first motor output shaft 11e is a rod-shaped member.
  • the first motor output shaft 11e is connected to the first rotor core 11c1.
  • the first magnetic pattern ring 11d is provided on the first rotor core 11c1 and rotates coaxially with the first rotor core 11c1. The first magnetic pattern ring 11d is used when detecting the rotation angle of the first rotor core 11c1.
  • the second motor 12 includes a second stator core 12a, a second coil 12b, a second rotor 12c, and a second magnetic pattern ring 12d.
  • the second stator core 12a is a cylindrical member.
  • the second stator core 12a is sandwiched and positioned (fixed) between the first casing G1 and the second casing G2.
  • the second coil 12b is provided at a plurality of locations of the second stator core 12a.
  • the second coil 12b is wound around the second stator core 12a via an insulator.
  • the second rotor 12c is provided on the radially inner side of the second stator core 12a.
  • the second rotor 12c is supported by the fourth casing G4 so as to be able to rotate around the rotation axis R together with the clutch device 60.
  • the second rotor 12c includes a second rotor core 12c1 and a second magnet 12c2.
  • the second rotor core 12c1 is a cylindrical member.
  • a plurality of second magnets 12c2 are provided inside or on the outer periphery of the second rotor core 12c1.
  • the second magnetic pattern ring 12d is provided on the second rotor core 12c1 and rotates coaxially with the second rotor core 12c1.
  • the second magnetic pattern ring 12d is used when detecting the rotation angle of the second rotor core 12c1.
  • the speed reduction mechanism 40 is fastened and attached to the second casing G2 with a plurality of bolts 54, for example.
  • the third ring gear 44 included in the speed reduction mechanism 40 is attached to the second casing G2.
  • An outer ring member (described later) of the wheel bearing 50 is attached to one end portion of the third carrier 43 of the speed reduction mechanism 40.
  • a rolling element of the wheel bearing 50 is interposed between the outer ring member and the third ring gear 44.
  • the electric vehicle drive device 10 of the present embodiment has a configuration in which the speed reduction mechanism 40 and the wheel bearing 50 are integrated, and some members are both the speed reduction mechanism 40 and the wheel bearing 50.
  • the wheel bearing 50 rotatably supports the third carrier 43 on the outer periphery of the third ring gear 44 by a structure that holds the third carrier 43 and the third ring gear 44 via the rolling elements.
  • the wheel bearing 50 will be described later.
  • the wheel Hw of the wheel H is attached to the third carrier 43.
  • the wheel Hw is fastened to a surface orthogonal to the rotation axis of the third carrier 43 by the stud bolt 104 and the nut 106.
  • a tire Ht is attached to the wheel Hw.
  • the wheel H of the electric vehicle includes a wheel Hw and a tire Ht. In this example, the wheel H is directly attached to the third carrier 43.
  • the third carrier 43 also serves as the speed reduction mechanism input / output shaft 16 shown in FIG.
  • the suspension device mounting portion 53 is provided in the second casing G2. Specifically, the suspension device attachment portion 53 is provided in portions of the second casing G2 that are on the upper side and the lower side in the vertical direction when the electric vehicle drive device 10 is attached to the vehicle body of the electric vehicle.
  • the vertically upper suspension device attachment portion 53 includes an upper joint 53Na
  • the vertically lower suspension device attachment portion 53 includes a lower joint 53Nb.
  • An arm of a suspension device is attached to the upper joint 53Na and the lower joint 53Nb, and the electric vehicle driving device 10 is supported by the vehicle body of the electric vehicle.
  • the first motor output shaft 11e and the sun gear shaft 14 are connected by a first fitting portion 56A.
  • power is transmitted between the first motor 11 and the sun gear shaft 14.
  • 56 A of 1st fitting parts are formed in the edge part in the 1st motor 11 side of the sun gear shaft 14 and the spline formed in the internal peripheral surface of the 1st motor output shaft 11e, for example, and it fits with the said spline. It consists of splines.
  • the transmission mechanism input / output shaft 15 connects the second ring gear 34 included in the transmission mechanism 13 and the shaft (third sun gear shaft) of the third sun gear 41 included in the speed reduction mechanism 40.
  • the transmission mechanism input / output shaft 15 and the third sun gear shaft are connected by a second fitting portion 56B.
  • the second fitting portion 56B is formed at, for example, a spline formed on the inner peripheral surface of the transmission mechanism input / output shaft 15 and an end portion of the third sun gear shaft on the second motor 12 side, and is fitted to the spline. It is composed of splines. With such a structure, thermal expansion and the like between the transmission mechanism input / output shaft 15 and the third sun gear shaft in the direction of the rotation axis R are absorbed.
  • the electric vehicle drive device 10 holds the wheel H and transmits the rotational force output from the first motor 11 and the second motor 12 to the wheel H, thereby causing the electric vehicle to travel.
  • the second ring gear 34, the third sun gear 41, the third carrier 43, and the third ring gear 44 are all arranged coaxially.
  • these components are not necessarily coaxial. It does not have to be placed on top.
  • the wheel bearing (hub bearing) 50 will be described.
  • FIG. 7 is an explanatory view schematically showing the appearance of the wheel bearing of the present embodiment.
  • FIG. 8 is a sectional view taken along line XX in FIG.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a schematic configuration of the first inner ring member.
  • FIG. 10 is an explanatory view schematically showing the appearance of the schematic configuration of the lock nut.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing a schematic configuration of the lock nut.
  • FIG. 12 is an explanatory view schematically showing the appearance of the schematic configuration of the outer ring member.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing a schematic configuration of the outer ring member.
  • FIG. 14 is an enlarged cross-sectional view of the outer ring member.
  • FIG. 15 is a perspective view schematically showing the appearance of the schematic configuration of the wheel flange.
  • FIG. 16 is a perspective view schematically showing the appearance of the schematic configuration of the wheel flange from an angle different from that in FIG. 15.
  • FIG. 17 is an explanatory view schematically showing the appearance of the schematic configuration of the wheel flange.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view schematically showing a schematic configuration of the wheel flange.
  • the wheel bearing 50 is provided integrally with the speed reduction mechanism 40.
  • the speed reduction mechanism 40 includes the third sun gear 41, the fourth pinion gear 42, the third carrier 43, and the third ring gear 44.
  • the speed reduction mechanism 40 has a bearing 45 disposed at one end of the third sun gear 41 in the axial direction and a bearing 46 disposed at the other end. The bearing 45 and the bearing 46 support the third sun gear 41 and the third carrier 43 in a relatively rotatable state.
  • the wheel bearing 50 includes an inner ring portion 101 fastened to the second casing G2, an outer ring portion 102 attached to the wheel Hw, the inner ring portion 101, the outer ring portion 102, and the rotation axis R.
  • the above-described stud bolt 104 and nut 106 that connect the outer ring portion 102 and the wheel Hw to the rolling elements 103 that are connected in a relatively rotatable state (a state in which the inner ring portion 101 is fixed and the outer ring portion 102 rotates). (See FIG. 6).
  • a part of the inner ring portion 101 becomes the third ring gear 44.
  • a part of the outer ring portion 102 becomes the third carrier 43.
  • the stud bolt 104 and the nut 106 may not be included in the wheel bearing 50.
  • the inner ring portion 101 includes a first inner ring member 111, a second inner ring member 112, and a lock nut 113.
  • the first inner ring member 111 is also the third ring gear 44, and is fixed to the second casing G2.
  • the first inner ring member 111 is a cylindrical member, and a tooth groove 131 is formed on the inner peripheral surface, and a concave surface 132, a bolt hole 133, and a male screw 134 are formed on the outer peripheral surface.
  • the concave surface 132, the bolt hole 133, and the male screw 134 are formed in the order of the male screw 134, the concave surface 132, and the bolt hole 133 from the side close to the stat bolt 104.
  • the tooth groove 131 is a groove formed of teeth engaged with the fourth pinion gear 42.
  • the first inner ring member 111 realizes the function as the third ring gear 44 by engaging with the fourth pinion gear 42 at the tooth groove 131.
  • the concave surface 132 is a region in contact with the rolling element 103, and is a curved surface that is concave on the inner diameter side.
  • the concave surface 132 extends in the circumferential direction of the rotation axis R. In the direction parallel to the rotation axis R, the concave surface 132 protrudes more radially outward at the bolt hole 133 side end, and the end at the male screw 134 side smoothly connects to a line parallel to the rotation axis R (that is, protrudes). Not) shape.
  • the bolt hole 133 is formed in a portion protruding radially outward from the cylindrical shape of the first inner ring member 111.
  • a bolt that engages with the second casing G ⁇ b> 2 is inserted into the bolt hole 133.
  • the male thread 134 is a thread groove, and is formed in a certain region starting from the end of the first inner ring member 111 on the stud bolt 104 side. Further, in the first inner ring member 111, a step is formed between the concave surface 132 and the male screw 134 so that the diameter increases in the middle from the male screw 134 toward the concave surface 132.
  • the second inner ring member 112 is a ring-shaped member, and the inner peripheral surface abuts on a portion between the concave surface 132 of the first inner ring member 111 and the male screw 134.
  • the end surface on the concave surface 132 side of the first inner ring member 111 is in contact with the step of the first inner ring member 111.
  • the second inner ring member 112 has a concave surface that is a region in contact with the rolling element 103 on the outer peripheral surface.
  • the concave surface of the second inner ring member 112 is a curved surface that extends in the circumferential direction of the rotation axis R and is concave on the inner diameter side.
  • the end on the male screw 134 side protrudes more radially outward in the direction parallel to the rotation axis R, and the end on the bolt hole 133 side smoothly connects with a line parallel to the rotation axis R (that is, does not protrude). ) Shape.
  • the lock nut 113 is a ring-shaped member, and an internal thread 141 is formed on the inner peripheral surface, and a concave surface 142 is formed on a part of the outer peripheral surface. . Further, the lock nut 113 has holes 143 formed at three locations at regular intervals in the circumferential direction of the ring. In the lock nut 113, the female screw 141 is screwed with the male screw 134 of the first inner ring member 111. The lock nut 113 has a pin or the like inserted in the hole 143 and is fixed so that the lock nut 113 does not rotate with respect to the first inner ring member 111.
  • the lock nut 113 is fixed to the first inner ring member 111. Moreover, the lock nut 113 can rotate the lock nut 113 by rotating a tool in the state which inserted the tool in the concave surface 142 formed in the outer peripheral surface. Thereby, the lock nut 113 can be easily rotated during assembly.
  • the diameter of the outer peripheral surface of the lock nut 113 is larger than the diameter of the outer peripheral surface between the concave surface 132 of the first inner ring member 111 and the male screw 134. Thereby, the end surface of the lock nut 113 on the concave surface 132 side contacts the second inner ring member 112.
  • the inner ring portion 101 can clamp the second inner ring member 112 between the first inner ring member 111 and the lock nut 113 by fixing the lock nut 113 to the first inner ring member 111.
  • the radial position of 112 can also be fixed.
  • the outer ring portion 102 includes an outer ring member 116, a wheel flange 117, and a fixing bolt 118.
  • the outer ring member 116 is a ring-shaped member, and an end surface on the stud bolt 104 side is opposed to the wheel flange 117 and becomes a contact surface 151 that contacts the wheel flange 117.
  • the outer ring member 116 has a plurality of (eight in the present embodiment) bolt holes 152 formed on the contact surface 151 at regular intervals in the circumferential direction. In the outer ring member 116, the portion surrounding the outer periphery of the bolt hole 152 protrudes radially outward from the other portions.
  • the bolt hole 152 is a hole that extends in a direction parallel to the rotation axis R and has a thread groove formed on the inner peripheral surface, and extends from the contact surface 151 to the middle of the outer ring member 116 (a depth that does not penetrate). .
  • the contact surface 151 of the outer ring member 116 has a shape in which the position in the rotation axis R direction is different between the radially inner side and the radially outer side. That is, the outer ring member 116 has a step 153 formed at a predetermined position in the radial direction of the contact surface 151.
  • the contact surface 151 has an outer diameter side contact surface 151 a radially outside the step 153 and an inner diameter contact surface 151 b radially inward of the step 153.
  • the step 153 has a shape in which the inner diameter side contact surface 151b is recessed from the outer diameter side contact surface 151a.
  • the step 153 is a surface in which the boundary surface between the outer diameter side contact surface 151a and the inner diameter side contact surface 151b is directed radially inward.
  • the outer ring member 116 has a concave surface 154 and a concave surface 155 formed on the inner peripheral surface.
  • the concave surface 154 and the concave surface 155 are formed such that the concave surface 155 is close to the contact surface 151.
  • the concave surface 154 is a region in contact with the rolling element 103, and is a curved surface that is concave on the outer diameter side.
  • the concave surface 154 extends in the circumferential direction of the rotation axis R. In the concave surface 154, the end on the contact surface 151 side protrudes radially inward from the end on the opposite side in the direction parallel to the rotation axis R.
  • the concave surface 155 is also a region in contact with the rolling element 103, and is a curved surface that is concave on the outer diameter side.
  • the concave surface 155 extends in the circumferential direction of the rotation axis R.
  • the concave surface 155 has an end on the opposite side to the contact surface 151 in a direction parallel to the rotation axis R and protrudes radially inward from the end on the contact surface 151 side.
  • the wheel flange 117 is a cylindrical member as shown in FIGS. 7, 8, and 15 to 18, and includes a main body 161, a flange 162, and a cylindrical portion 163.
  • a flange 162 having a larger outer diameter than the main body 161 is formed on one end surface of the cylindrical main body 161.
  • the flange 162 is a disk-shaped member, and a cylindrical cylindrical portion 163 centering on the rotation axis R is formed on the inner diameter side of the main body 161.
  • the cylindrical portion 163 has one cylindrical end surface connected to the flange 162, and the other end surface protrudes in a direction away from the flange 162 from the end surface of the main body 161 on the side where the flange 162 is not provided.
  • the wheel flange 117 has a contact surface 171 in contact with the contact surface 151 of the outer ring member 116 at the end surface of the main body 161 on the side where the flange 162 is not provided.
  • the main body 161 has a plurality of (eight in the present embodiment) bolt holes 172 formed on the contact surface 171 at regular intervals in the circumferential direction. Further, in the main body 161, a portion surrounding the outer periphery of the bolt hole 172 protrudes outward in the radial direction from other portions.
  • the bolt hole 172 extends in a direction parallel to the rotation axis R and penetrates in the direction of the rotation axis R. As shown in FIGS.
  • the contact surface 171 of the main body 161 has a shape in which the position in the rotation axis R direction is different between the radially inner side and the radially outer side. That is, the wheel flange 117 has a step 173 formed at a predetermined position in the radial direction of the contact surface 171.
  • the contact surface 171 has an outer diameter side contact surface 171a on the radially outer side than the step 173, and an inner diameter side contact surface 171b on the radially inner side of the step 173.
  • the step 173 has a shape in which the inner diameter side contact surface 171b protrudes from the outer diameter side contact surface 171a.
  • the step 173 is a surface in which the boundary surface between the outer diameter side contact surface 171a and the inner diameter side contact surface 171b faces the radially outer side.
  • the contact surface 171 has a shape corresponding to the contact surface 151. That is, the contact surface 171 protrudes from the portion facing the portion recessed by the contact surface 151.
  • the flange 162 has a plurality (five in the present embodiment) of bolt holes 174 formed at regular intervals in the circumferential direction at a portion on the inner diameter side of the main body 161.
  • the bolt hole 174 is a hole into which the stud bolt 104 is inserted.
  • the bolt hole 174 is a hole extending in a direction parallel to the rotation axis R and penetrating in the direction of the rotation axis R. As shown in FIGS. 8 and 18, the opening diameter of the hole is partially formed on the side away from the contact surface 171.
  • the flange 162 has a plurality (four in this embodiment) of recesses 175 formed at regular intervals in the circumferential direction at a portion on the inner diameter side of the cylindrical portion 163.
  • the end of the shaft of the fourth pinion gear 42 is abutted against the recess 175.
  • the cylindrical portion 163 has a hole 176 at a position facing the position where the concave portion 175 is formed at the end opposite to the flange 162.
  • the hole 176 is a hole into which the shaft of the fourth pinion gear 42 is inserted.
  • the wheel flange 117 is configured as described above.
  • the fourth pinion gear 42 is disposed inside the cylindrical portion 163, the shaft is abutted against the recess 175, and is inserted into the hole 176. Accordingly, when the fourth pinion gear 42 rotates (revolves) around the rotation axis R, the wheel flange 117 also rotates. Thereby, the wheel flange 117 also becomes the third carrier 43 of the speed reduction mechanism
  • the fixing bolt 118 is inserted into the bolt hole 172 and the bolt hole 152 from the stud bolt 104 side (wheel Hw side) of the wheel flange 117 and screwed into the screw groove, thereby fastening the outer ring member 116 and the wheel flange 117.
  • the head of the fixing bolt 118 contacts the step of the bolt hole 172 of the wheel flange 117.
  • the outer ring portion 102 has the above-described configuration, and the outer ring member 116 and the wheel flange 117 rotate integrally with each other by fixing the outer ring member 116 and the wheel flange 117 with the fixing bolt 118.
  • the rolling element 103 includes a unit composed of a cage 114a and a large number of steel balls 115a, and a unit composed of a cage 114b and a large number of steel balls 115b.
  • the cage 114a and the many steel balls 115a are disposed in a space surrounded by the concave surface 132 of the first inner ring member 111 and the concave surface 154 of the outer ring member 116.
  • the cage 114a is a ring-shaped member, and supports a large number of steel balls 115a in a rotatable state while maintaining a constant distance from the adjacent steel balls 115a.
  • Many steel balls 115a are in contact with the concave surface 132 of the first inner ring member 111 and the concave surface 154 of the outer ring member 116, and are in contact with each other when the first inner ring member 111 and the outer ring member 116 are relatively rotated. Rotates as the surface moves.
  • the cage 114b and the many steel balls 115b are arranged in a space surrounded by the concave surface of the second inner ring member 112 and the concave surface 155 of the outer ring member 116. That is, the unit constituted by the cage 114b and the many steel balls 115b is arranged closer to the stud bolt 104 than the unit constituted by the cage 114a and the many steel balls 115a.
  • the cage 114b is a ring-shaped member and supports a large number of steel balls 115b in a rotatable state while maintaining a constant distance from the adjacent steel balls 115b.
  • a number of steel balls 115b are in contact with the concave surface of the second inner ring member 112 and the concave surface 155 of the outer ring member 116, and are in contact with each other when the second inner ring member 112 and the outer ring member 116 rotate relatively. Rotate according to movement.
  • the rolling element 103 is disposed between the inner ring portion 101 and the outer ring portion 102, and a large number of steel balls 115a and a large number of steel balls 115b rotate in accordance with the relative rotation of both, thereby smoothly rotating both of them.
  • the rolling element 103 is provided with two units, a unit constituted by a cage 114a and a large number of steel balls 115a, and a unit constituted by a cage 114b and a large number of steel balls 115b. That is, by supporting the inner ring portion 101 and the outer ring portion 102 at two positions in a direction parallel to the rotation axis R, it is possible to suppress the occurrence of blurring with respect to the rotation axis R.
  • the stud bolt 104 is inserted into the bolt hole 174 of the wheel flange 117 as described above.
  • the stud bolt 104 has a bolt hole in a direction in which the head portion is disposed on the cylindrical portion 163 side of the wheel flange 117, that is, in a direction in which the shaft portion (portion where the thread groove is formed) projects toward the wheel Hw side. 174 is inserted.
  • the nut 106 is screwed with the stud bolt 104 as described above, and fastens the wheel flange 117 and the wheel Hw.
  • the wheel bearing (hub bearing) 50 is configured as described above.
  • the wheel bearing 50 has a configuration in which the outer ring portion 102 is divided into an outer ring member 116 that contacts the rolling element 103 and a wheel flange 117 that is connected to the wheel Hw, and the outer ring member 116 and the wheel flange 117 are fixed by fixing bolts 118.
  • the outer ring portion 102 can be assembled by fastening the fixing bolt 118.
  • the wheel flange 117 is formed such that the end surface in the direction away from the outer ring member 116 in the direction parallel to the rotation axis R extends to the rotation axis R side from the inner ring portion 101 in the radial direction of the rotation axis R.
  • the wheel flange 117 and the wheel Hw can be appropriately connected.
  • the outer ring member 116 and the inner ring portion 101 are connected via the rolling elements 103, the outer ring member 116 and the wheel flange 117 can be connected.
  • the bearing part (each member which contacts the rolling element 103) of the wheel bearing 50 can be made easy to assemble.
  • the wheel bearing 50 can be manufactured by using different materials for the outer ring member 116 and the wheel flange 117 by dividing the outer ring member 116 and the wheel flange 117.
  • the outer ring member 116 can be made of carbon steel, and the wheel flange 117 can be made of an aluminum alloy. Thereby, since the balance of required intensity
  • the wheel bearing 50 has a pitch circle diameter (hub bolt PCD) D in which the centers of a plurality of bolt holes (openings) 174 of the wheel flange 117 into which the stud bolt 104 is inserted are connected by a circle. 1 is made smaller than a pitch circle diameter (ball PCD (Pitch Circle Diameter)) D 2 in which the radial centers (the centers of the steel balls 115a and 115b) perpendicular to the rotation axis R of the rolling element 103 are connected by a circle.
  • various wheels can be used as the wheel connected to the wheel bearing 50.
  • the wheel used for the vehicle driven with a gasoline engine as a wheel, and a hybrid vehicle can also be used.
  • the hub bolt PCD can be further reduced.
  • a fastening member that fastens the wheel Hw and the wheel flange 117 a stud bolt 104 that extends in a direction parallel to the rotation axis R and has a head exposed on the surface of the wheel flange 117 on the inner ring portion 101 side is used.
  • the wheel Hw and the wheel bearing 50 can be fastened by screwing the nut 106 from the wheel Hw side when the wheel is mounted.
  • the stud bolt 104 can be easily replaced by making the outer ring member 116 and the wheel flange 117 separable.
  • a fastening member other than the stat bolt 104 can be used as the fastening member.
  • the wheel bearing 50 uses a fixing bolt 118 having a shaft portion extending in a direction parallel to the rotation axis R as a fixing mechanism that fixes the outer ring member 116 and the wheel flange 117, thereby easily fixing both of them. be able to.
  • the wheel bearing 50 is configured such that the head of the fixing bolt 118 is accommodated in the outer ring portion 102, so that the fixing bolt 118 can be inserted from the outer ring portion 102 side. That is, before the wheel Hw is mounted, the fixing bolt 118 can be inserted into the bolt hole from the open region. Thereby, the outer ring member 116 and the wheel flange 117 can be more easily fixed.
  • the contact surface 151 of the outer ring member 116 and the contact surface 171 of the wheel flange 117 are so-called uneven (protrusions protruding from the contact surface 171 of the wheel flange 117 toward the outer ring member 116).
  • the inlay structure it is possible to simplify the alignment of the outer ring member 116 and the wheel flange 117 at the time of assembly.
  • the outer ring member 116 and the wheel flange 117 can be prevented from being displaced with respect to the rotation axis R.
  • the wheel flange 117 is formed of a material having a higher linear expansion coefficient than the outer ring member 116, and the step 173 of the contact surface 171 of the wheel flange 117 is in a direction orthogonal to the rotation axis R of the contact surface 151. It is preferable to have a structure formed inside the end. In other words, it is preferable that the wheel flange 117 is made of a material having a higher linear expansion coefficient than the outer ring member 116, and the boundary surface of the step 173 of the contact surface 171 of the wheel flange 117 has a radially outer shape.
  • the wheel bearing 50 preferably has a shape in which the lock nut 113 is exposed to the stud bolt (wheel) side of the contact surface 151 of the outer ring member 116 as in the present embodiment. That is, as shown in FIG. 8, in the direction parallel to the rotation axis R, the end surface 181 far from the stud bolt (wheel) side of the lock nut 113 is the stud bolt (wheel) side of the contact surface 151 of the outer ring member 116. It is preferable to be on the stud bolt (wheel) side with respect to the end face 182. As a result, when the lock nut 113 is screwed into the first inner ring member 111, the outer peripheral surface of the lock nut 113 can be exposed.
  • the lock nut 113 can be screwed into the first inner ring member 111 more easily.
  • the inner ring portion has a structure in which the first inner ring member and the second inner ring member are combined, but the present invention is not limited to this.
  • the inner ring portion may be provided with a plurality of second inner ring members. Regardless of the number of inner ring members, the inner ring member can be fixed at a predetermined position by fixing with a lock nut.
  • the outer ring member 116 is inserted and the cage of the rolling element 103 is inserted.
  • a unit constituted by 114b and a large number of steel balls 115b is inserted, the second inner ring member 112 is inserted, and the lock nut 113 and the first inner ring member 111 are fastened.
  • the outer ring member 116 and the wheel flange 117 are fixed with fixing bolts 118.
  • the wheel flange 117 has a stud bolt 104 inserted therein.
  • the wheel Hw is inserted into the stud bolt 104 and then screwed with the nut 106, whereby the wheel bearing 50 can be assembled and the wheel Hw can be attached to the wheel bearing 50.
  • the wheel bearing 50 can be assembled by sequentially inserting components from the wheel Hw side. Thereby, assembly can be performed easily and removal can also be performed easily.
  • the wheel bearing 50 is configured integrally with the speed reduction mechanism 40, and specifically, the wheel flange 117 and the third carrier 43 are integrated, and the inner ring portion 101 and the third ring gear 44 are integrated. Therefore, it is possible to reduce the size and weight.
  • a structure for detecting the angular velocity (rotational speed) of the first motor 11 and the second motor 12 will be described.
  • the first magnetic pattern ring 11d and the second magnetic pattern ring 12d are arranged to face each other with a partition wall G1W of the casing G1 interposed between the first motor 11 and the second motor 12 interposed therebetween. That is, the first magnetic pattern ring 11d and the second magnetic pattern ring 12d are opposed to the partition wall G1W, respectively.
  • FIG. 19-1 is a perspective view showing the first magnetic pattern ring and the second magnetic pattern ring.
  • FIG. 19-2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 19-1.
  • FIG. 19-3 is a perspective view showing the arrangement of the magnetic detectors.
  • the first magnetic pattern ring 11d and the second magnetic pattern ring 12d are annular members, and have an opening MH at the center.
  • the sun gear shaft 14 shown in FIG. 6 passes through the opening MH.
  • the electric vehicle drive device 10 shown in FIGS. 1 and 6 includes a first planetary gear mechanism 20 and a second planetary gear mechanism that are radially inward of the first rotor 11 c of the first motor 11 and the second rotor 12 c of the second motor 12. 30 is arranged. For this reason, it is difficult to use a small-diameter resolver as the rotation angle detection sensor particularly for the motor on the wheel H side (second motor 12). Use of a large-diameter resolver is not preferable because the mass increases.
  • the first magnetic pattern ring 11d and the second magnetic pattern ring 12d are obtained by forming a thin magnet layer MP on the surface of an annular thin metal plate BM.
  • the metal plate BM is, for example, an aluminum alloy or carbon steel.
  • the magnet layer MP is, for example, a resin such as plastic or rubber mixed with magnetic powder.
  • a magnetic pattern is magnetized on the magnet layer MP.
  • One magnetic detector (magnetic pickup sensor) 2 shown in FIG. 19-3 is prepared for each of the first magnetic pattern ring 11d and the second magnetic pattern ring 12d, and the inside of the first casing G1 of the casing G is provided. Attached to.
  • the magnetic detector 2 is disposed on both sides of the partition wall G1W of the first casing G1 and outside the through hole GH of the partition wall G1W.
  • the sun gear shaft 14 shown in FIG. 6 passes through the through hole GH.
  • each magnetic detector 2 is disposed to face the first magnetic pattern ring 11d and the second magnetic pattern ring 12d.
  • FIG. 19-3 shows only one magnetic detector 2, but another magnetic detector 2 is arranged on the back side of the partition wall G1W.
  • Each magnetic detector 2 detects the magnetic flux between the first magnetic pattern ring 11d and the second magnetic pattern ring 12d, and the first rotor 11c of the first motor 11 and the second rotor 12c of the second motor 12 are detected. Calculate the absolute angle.
  • the first magnetic pattern ring 11d and the second magnetic pattern ring 12d are magnetized so that the magnetic flux density changes sinusoidally.
  • the number of sine waves in one turn is equal to the number of pole pairs of the first motor 11 and the second motor 12, respectively. That is, one cycle of the sine wave pattern corresponds to one pole pair.
  • each linear Hall sensor is disposed at a position that is 90 degrees out of phase with respect to one cycle of the sine wave pattern. .
  • the control device 1 shown in FIG. 1 is based on the absolute angle (the absolute electrical angle in one pole pair) of the first rotor 11c of the first motor 11 and the second rotor 12c of the second motor 12 detected by the magnetic detector 2. The current flowing through the first coil 11b and the second coil 12b is controlled.
  • the following method may be used.
  • a magnetized pattern having a rectangular wave-shaped magnetic flux density distribution is formed separately from the continuous magnetic pattern.
  • the period of the rectangular wave-like magnetized pattern is sufficiently fine.
  • the magnetic detector 2 includes a magnetic sensor that detects a magnetic pole direction of a rectangular wave pattern and outputs a pulse.
  • the magnetic detector 2 determines the absolute angles of the first rotor 11c and the second rotor 12c by a continuous magnetic pattern. To detect. Thereafter, the magnetic detector 2 calculates the absolute angle of the first rotor 11c and the second rotor 12c by accumulating the relative rotations of the first rotor 11c and the second rotor 12c detected from the rectangular wave-shaped magnetization pattern. To do. The detection of the relative angle of the first rotor 11c and the second rotor 12c by the rectangular wave-shaped magnetization pattern is more reliable with respect to magnetic noise than the measurement of the absolute angle using a linear Hall sensor.
  • FIG. 20 is a diagram showing the relationship between the rotational force (torque) required for the motor that drives the vehicle and the angular velocity (rotational speed).
  • the relationship between the rotational force (torque) and the angular velocity (rotational speed) of the motor is such that the ratio between the upper limit rotational speed and the maximum rotational speed in a constant rotational force region is about 1: 2.
  • the ratio between the maximum rotational force and the maximum rotational force at the maximum rotational speed is about 2: 1.
  • the ratio between the upper limit rotation speed and the maximum rotation speed in the constant torque region is about 1: 4 from the vehicle running characteristic curve Ca shown by the solid line in FIG.
  • the ratio between the maximum rotational force and the maximum rotational force at the maximum rotational speed is about 4: 1.
  • the vehicle when the vehicle is driven by a motor, it is preferable to perform a shift in which the ratio (difference between steps) between the first gear ratio and the second gear ratio is about two.
  • the ratio (difference between steps) between the first gear ratio and the second gear ratio is about two.
  • the NT characteristic curve CL indicated by the dotted line in FIG. 20 is the first speed change state (low gear) of the electric vehicle drive device 10, and the NT characteristic curve CH indicated by the alternate long and short dash line is the second speed change state (high gear) of the electric vehicle drive device 10. ).
  • An NT characteristic curve Cb indicated by a two-dot chain line indicates an NT characteristic that is necessary when an attempt is made to cover the running characteristic curve Ca of the vehicle without shifting.
  • a motor has a ratio of an upper limit rotational speed to a maximum rotational speed in a constant rotational force region, which is about 1: 2, and therefore, when a single motor covers the travel characteristic curve Ca, the motor has an NT characteristic curve. Characteristics such as Cb are required. As a result, excessive performance is required for the motor, resulting in increased waste and increased cost and mass.
  • the regions where the motor efficiency is high are the intermediate portions AL, AH of the constant output region (the curve portion of the NT characteristic curve CL or the NT characteristic curve CH) that changes from the maximum rotational force toward the maximum rotational speed. It is in.
  • the electric vehicle drive device 10 can improve efficiency by actively utilizing the intermediate portions AL and AH by shifting. When shifting is not performed, a motor such as the NT characteristic curve Cb is required. In this case, a low-use area in the running characteristic curve Ca (for example, a low speed and high rotational force required area or near the maximum speed). In the area), the motor efficiency becomes the highest. For this reason, from the viewpoint of efficiently using the motor, it is preferable to change the reduction ratio as in the electric vehicle drive device 10.
  • is the planetary ratio of the second planetary gear mechanism 30
  • is the planetary ratio of the first planetary gear mechanism 20.
  • the planetary ratio is a value obtained by dividing the number of teeth of the ring gear by the number of teeth of the sun gear. Therefore, the planetary ratio ⁇ of the second planetary gear mechanism 30 is the number of teeth of the second ring gear 34 / the number of teeth of the second sun gear 31, and the planetary ratio ⁇ of the first planetary gear mechanism 20 is the first ring gear 24.
  • the planetary ratio ⁇ (> 1) of the second planetary gear mechanism 30 is set in the range of 1.90 to 2.10, It is preferable that the planetary ratio ⁇ (> 1) of the single planetary gear mechanism 20 is in the range of 2.80 to 3.20.
  • the electric vehicle driving device 10 is disposed under the spring of the electric vehicle, it is preferably as light as possible.
  • the specific gravity of aluminum is about 30% of the specific gravity of copper
  • replacing the winding of the first motor 11 and the second motor 12 from copper to aluminum can reduce the mass of the winding by 70%. For this reason, the 1st motor 11, the 2nd motor 12, and the electric vehicle drive device 10 can be reduced in weight.
  • the electrical conductivity of aluminum is generally about 60% of the electrical conductivity of copper used for windings, simply replacing the copper wire with an aluminum wire may lead to a decrease in performance and an increase in heat generation.
  • the electric vehicle drive device 10 uses the speed reduction mechanism 40 and changes the speed reduction ratio by the speed change mechanism 13. For this reason, since the rotational force required for the 1st motor 11 and the 2nd motor 12 may be comparatively small, the electric current which flows into the 1st motor 11 and the 2nd motor 12 also becomes comparatively small. For this reason, in this embodiment, even if an aluminum wire is used instead of the copper wire for the first coil 11b of the first motor 11 and the second coil 12b of the second motor 12, the performance deterioration and the heat generation amount increase. It hardly occurs. Therefore, in this embodiment, the electric vehicle drive device 10 is lightened by using aluminum (including an aluminum alloy) for the windings (the first coil 11b and the second coil 12b) of the first motor 11 and the second motor 12. Is realized.
  • the copper clad aluminum wire is obtained by uniformly coating copper on the outside of an aluminum wire and firmly bonding the boundary between copper and aluminum.
  • the copper clad aluminum wire is easier to solder than the aluminum wire, and the reliability of the connection portion with the terminal is high. Since the specific gravity of copper clad aluminum is about 40% of the specific gravity of copper, replacing the winding of the first motor 11 and the second motor 12 from copper to aluminum can reduce the mass of the winding by 60%. As a result, the first motor 11, the second motor 12, and the electric vehicle drive device 10 can be reduced in weight.
  • FIG. 21 is an explanatory diagram showing a configuration of an electric vehicle drive device according to a modification of the present embodiment.
  • the electric vehicle drive device 10a shown in FIG. 21 differs from the electric vehicle drive device 10 of the above-described embodiment in the configuration of the speed change mechanism.
  • Electric vehicle drive device 10a includes a speed change mechanism 13a.
  • the speed change mechanism 13a is connected to the first motor 11 to transmit (input) the rotational force output from the first motor 11.
  • the speed change mechanism 13a is connected to the second motor 12 to transmit (input) the rotational force output by the second motor 12.
  • the speed change mechanism 13 a is connected to the speed reduction mechanism 40 by the speed change mechanism input / output shaft 15, and transmits (outputs) the shifted rotational force to the speed reduction mechanism 40.
  • the deceleration mechanism 40 is the same as that of the electric vehicle drive device 10.
  • the speed change mechanism 13a includes a first planetary gear mechanism 70, a second planetary gear mechanism 80, and a clutch device 90.
  • the first planetary gear mechanism 70 is a single pinion type planetary gear mechanism.
  • the first planetary gear mechanism 70 includes a first sun gear 71, a first pinion gear 72, a first carrier 73, and a first ring gear 74.
  • the second planetary gear mechanism 80 is a double pinion planetary gear mechanism.
  • the second planetary gear mechanism 80 includes a second sun gear 81, a second pinion gear 82a, a third pinion gear 82b, a second carrier 83, and a second ring gear 84.
  • the second planetary gear mechanism 80 is disposed closer to the first motor 11 and the second motor 12 than the first planetary gear mechanism 70.
  • the second sun gear 81 is supported in the casing G so as to rotate (spin) around the rotation axis R.
  • the second sun gear 81 is connected to the first motor 11. Therefore, when the first motor 11 is operated, the second sun gear 81 is transmitted with the first rotational force TA. Thereby, the second sun gear 81 rotates around the rotation axis R when the first motor 11 is operated.
  • the second pinion gear 82 a meshes with the second sun gear 81.
  • the third pinion gear 82b meshes with the second pinion gear 82a.
  • the second carrier 83 holds the second pinion gear 82a so that the second pinion gear 82a can rotate (rotate) about the second pinion rotation axis Rp2.
  • the second carrier 83 holds the third pinion gear 82b so that the third pinion gear 82b can rotate (spin) about the third pinion rotation axis Rp3.
  • the second pinion rotation axis Rp2 is parallel to the rotation axis R.
  • the third pinion rotation axis Rp3 is parallel to the rotation axis R, for example.
  • the second carrier 83 is supported in the casing G so as to be rotatable about the rotation axis R.
  • the second carrier 83 includes the second pinion gear 82a and the third pinion gear 82a so that the second pinion gear 82a and the third pinion gear 82b can revolve around the second sun gear 81, that is, around the rotation axis R. 82b is held.
  • the second ring gear 84 can rotate (spin) about the rotation axis R.
  • the second ring gear 84 meshes with the third pinion gear 82b.
  • the second ring gear 84 is connected to the second motor 12. Therefore, when the second motor 12 is operated, the second ring gear 84 is transmitted with the second rotational force TB.
  • the second ring gear 84 rotates (spins) about the rotation axis R when the second motor 12 is operated.
  • the first sun gear 71 is supported in the casing G so as to rotate (rotate) about the rotation axis R.
  • the first sun gear 71 is connected to the first motor 11 via the second sun gear 81.
  • the first sun gear 71 and the second sun gear 81 are formed integrally with the sun gear shaft 69 so as to be rotatable on the same axis (rotation axis R).
  • the sun gear shaft 69 is connected to the first motor 11.
  • the first sun gear 71 rotates around the rotation axis R when the first motor 11 is operated.
  • the first pinion gear 72 meshes with the first sun gear 71.
  • the first carrier 73 holds the first pinion gear 72 so that the first pinion gear 72 can rotate (rotate) about the first pinion rotation axis Rp1.
  • the first pinion rotation axis Rp1 is, for example, parallel to the rotation axis R.
  • the first carrier 73 is supported in the casing G so as to be able to rotate around the rotation axis R.
  • the first carrier 73 holds the first pinion gear 72 so that the first pinion gear 72 can revolve around the first sun gear 71, that is, around the rotation axis R.
  • the first carrier 73 is connected to the second ring gear 84.
  • the first carrier 73 rotates (spins) about the rotation axis R when the second ring gear 84 rotates (spins).
  • the first ring gear 74 meshes with the first pinion gear 72.
  • the first ring gear 74 is connected to the third sun gear 41 (see FIG. 1) of the speed reduction mechanism 40.
  • the clutch device 90 can regulate the rotation of the second carrier 83 in the same manner as the clutch device 60 included in the electric vehicle drive device 10 shown in FIG.
  • the clutch device 90 can switch between restricting (braking) the rotation of the second carrier 83 around the rotation axis R and allowing the rotation.
  • the electric vehicle driving device 10a has the same effect as the electric vehicle driving device 10 based on the same principle as the electric vehicle driving device 10 described above.

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Abstract

 ハブベアリング、減速機構およびインホイールモータであって、支持機構に固定されている内輪部と、ホイールと連結される外輪部と、内輪部と外輪部との間に配置される転動体と、を含み、外輪部は、外輪部材と、ホイールフランジと、固定機構と、を備える。ホイールフランジは、回転軸に平行な方向において外輪部材から離れる方向の端面が、回転軸の径方向において内輪部よりも前記回転軸側まで延在する。また、内輪部は、支持機構に固定されている第1内輪部材と、第1内輪部材の外周面に挿入される第2内輪部材と、第1内輪部材の外周面の第2内輪部材よりもホイール側に配置され、第1内輪部材に螺合されるロックナットと、を備え、ロックナットは、回転軸に平行な方向におけるホイール側から遠い側の端面の位置が、外輪部材のホイールフランジとの接触面よりもホイール側である。

Description

ハブベアリング、減速機構およびインホイールモータ
 本発明は、車輪と連結するハブベアリング、減速機構および電動車両を駆動するインホイールモータに関する。
 電動車両駆動装置のうち、特にホイールを直接駆動するものをインホイールモータという。ここでいうインホイールモータとは、電動車両が備えるホイールの近傍に設けられる駆動装置である。なお、インホイールモータは、必ずしもホイールの内部に収納されていなくてもよい。インホイールモータは、ホイールの内部又はホイール近傍に配置される必要がある。しかしながら、ホイールの内部やホイール近傍は、比較的狭い空間である。よって、インホイールモータは、小型化が要求される。
 ここで、インホイールモータは、発生させた駆動力を車輪に伝達することで車輪を回転させる。特許文献1には、モータ本体で発生した回転駆動力を伝達部材でホイールに伝達する機構が記載されている。伝達部材は、モータ本体の駆動力が伝達される駆動軸と、駆動軸に伝達された駆動力をホイールに伝達するハブと、を具備する。ハブは、ベアリングであり、外輪が駆動軸およびホイールと連結し、内輪がモータケースに固定されている。
 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。
 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2には、インホイールモータではないが、遊星歯車機構を含む減速機構と、2つのモータとを備える技術が記載されている。
特開2009-292184号公報 特開2005-081932号公報
 特許文献1に示すように、インホイールモータは、ハブベアリングを用い、内輪をモータケースに固定することで、モータケースに対して駆動軸およびホイールを回転軸中心に回転可能な状態で、駆動軸およびホイールを支持することができる。これにより、駆動軸とホイールとの連結部分、つまり動力が伝達する経路に係る負荷を小さくすることができる。ここで、特許文献1に記載されたハブベアリングの構造は、装置構成が複雑なため組み立てにくい。
 特許文献2に記載されている技術は、動力循環経路を有する。特許文献2に記載されている技術は、動力循環経路内で回転力をまず電力に変換し、その電力を再度回転力に変換している。したがって、特許文献2に記載されている技術は、動力循環経路に発電機及びモータを含む必要がある。しかしながら、上述のように、インホイールモータは、電動車両駆動装置の小型化が要求されており、発電機及びモータを設置するためのスペースをホイール近傍に確保することが困難である。また、特許文献2に記載されている技術は、動力を電力に変換し、さらに電力を動力に変換する。このため、特許文献2に記載されている技術は、エネルギーの変換時にエネルギーの損失が生じる。
 本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、組み立てやすく、ホイールおよび駆動源側の伝達機構に装着しやすいハブベアリング、減速機構および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。
 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ホイールおよび支持機構に連結し、回転軸を中心に回転可能な状態で前記支持機構に対して前記ホイールを支持するハブベアリングであって、前記支持機構に固定されている内輪部と、前記ホイールと連結される外輪部と、前記内輪部と前記外輪部との間に配置され、前記外輪部と前記内輪部とを回転軸を中心として相対的に回転可能に支持する転動体と、を含み、前記外輪部は、前記転動体と接触する外輪部材と、前記ホイールと連結するホイールフランジと、前記外輪部材を前記ホイールフランジに対して固定する固定機構と、を備え、前記内輪部は、前記支持機構に固定されている第1内輪部材と、前記第1内輪部材の外周面に挿入される第2内輪部材と、前記第1内輪部材の外周面の前記第2内輪部材よりも前記ホイール側に配置され、前記第1内輪部材に螺合されるロックナットと、を備え、前記ロックナットは、回転軸に平行な方向における前記ホイール側から遠い側の端面の位置が、前記外輪部材の前記ホイールフランジとの接触面よりも前記ホイール側であることを特徴とする。
 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ホイールおよび支持機構に連結し、回転軸を中心に回転可能な状態で前記支持機構に対して前記ホイールを支持するハブベアリングであって、前記支持機構に固定されている内輪部と、前記ホイールと連結される外輪部と、前記内輪部と前記外輪部との間に配置され、前記外輪部と前記内輪部とを回転軸を中心として相対的に回転可能に支持する転動体と、を含み、前記外輪部は、前記転動体と接触する外輪部材と、前記ホイールと連結するホイールフランジと、前記外輪部材を前記ホイールフランジに対して固定する固定機構と、を備え、前記ホイールフランジは、前記回転軸に平行な方向において前記外輪部材から離れる方向の端面が、前記回転軸の径方向において前記内輪部よりも前記回転軸側まで延在することを特徴とする。
 また、前記固定機構は、軸部が前記回転軸と平行な方向に延在する固定ボルトであることが好ましい。
 また、前記ホイールフランジは、前記固定ボルトの頭部が収納されていることが好ましい。
 また、前記ホイールフランジは、前記外輪部材との接触面において前記外輪部材側に凸の突出部を有することが好ましい。
 また、前記ホイールフランジは、前記外輪部材よりも線膨張係数が高い材料で形成されており、前記突出部は、前記接触面の前記回転軸に直交する方向の端部よりも内側に形成されていることが好ましい。
 ここで、前記ホイールフランジと前記ホイールとを連結する複数の締結部材をさらに有し、前記ホイールフランジは、前記締結部材が挿入される複数の開口が形成されており、前記複数の開口のそれぞれの中心を円で結んだピッチ円直径が、前記転動体の前記回転軸に直交する径方向の中心を円で結んだピッチ円直径よりも小さいことが好ましい。
 また、前記締結部材は、前記回転軸に平行な方向に延在し、頭部が前記ホイールフランジの前記内輪部側の面に露出しているスタッドボルトであることが好ましい。
 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、減速機構であって、上記のいずれかに記載のハブベアリングと、駆動源からの駆動力が伝達されるサンギアと、前記サンギアと噛合うピニオンギアと、を有し、前記ホイールフランジは、前記ピニオンギアを保持し、前記ピニオンギアとともに前記回転軸を中心として回転するキャリアであり、前記内輪部は、前記ピニオンギアと噛み合うリングギアであることを特徴とする。
 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、インホイールモータであって、上記に記載の減速機構と、前記減速機構のサンギアと連結し、前記サンギアを回転させる伝達機構と、前記伝達機構を回転させる駆動力を発生させるモータを少なくとも1つ備える駆動源と、を有することを特徴とする。
 また、前記駆動源は、第1モータと、第2モータと、を含み、前記伝達機構は、前記第1モータと連結される第1サンギアと、前記第1サンギアと噛み合う第1ピニオンギアと、前記第1ピニオンギアが自転できるように、かつ、前記第1ピニオンギアが前記第1サンギアを中心に公転できるように前記第1ピニオンギアを保持する第1キャリアと、前記第1キャリアの回転を規制できるクラッチ装置と、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、前記減速機構の前記サンギアと連結される第2リングギアと、を含むことが好ましい。
 また、前記駆動源は、第1モータと、第2モータと、を含み、前記伝達機構は、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、前記減速機構の前記サンギアと連結される第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、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、を含むことが好ましい。
 本発明は、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ともに、前記第1リングギアと連結される第2キャリアと、前記第3ピニオンギアと噛み合う第2リングギアと、前記第2リングギアと連結される第3サンギアと、前記第3サンギアと噛み合う第4ピニオンギアと、前記第4ピニオンギアが自転できるように、かつ、前記第4ピニオンギアが前記第3サンギアを中心に公転できるように前記第4ピニオンギアを保持するとともに、電動車両の車輪と連結される第3キャリアと、前記第4ピニオンギアと噛み合い、かつ、静止系に固定される第3リングギアと、を含むことを特徴とするインホイールモータである。
 上記構成により、このインホイールモータは、第1変速状態及び第2変速状態の2つの変速状態を実現できる。第1変速状態では、第1モータ及び第2モータが作動し、かつクラッチ装置は係合状態である。第1変速状態で、このインホイールモータは、第2キャリアから第1リングギアに回転力の一部が戻り、さらに第1リングギアに伝わった回転力が第1サンギアを介して第2サンギアに伝わる。すなわち、このインホイールモータは、回転力が循環する。このような構造により、このインホイールモータは、より大きな変速比を実現できる。すなわち、このインホイールモータは、第1変速状態の時に、第1モータが出力する回転力よりも大きな回転力をホイールに伝達できる。
 第2変速状態では、第1モータ及び第2モータが作動し、かつクラッチ装置は非係合状態である。このインホイールモータは、第2変速状態の際、第2モータの角速度が変化することで、変速比を連続的に変更できる。このようにすることで、このインホイールモータは、第1モータの角速度と、出力軸となる第2リングギアの角速度との差を低減できるので、摩擦損失を低減でき、結果としてエネルギーの損失を低減できる。
 また、このインホイールモータは、第3サンギアと、第4ピニオンギアと、第3キャリアと、第3リングギアと、を含む減速機構を有する。このインホイールモータは、減速機構により、第1モータ及び第2モータの回転力を増幅することができるので、第1モータ及び第2モータに要求される回転力を低減できる。その結果、第1モータ及び第2モータの小型化及び軽量化をすることができるので、このインホイールモータを小型化及び軽量化することができる。
 本発明は、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う第1リングギアと、前記第1モータと連結される第2サンギアと、前記第2サンギアと噛み合う第2ピニオンギアと、前記第2ピニオンギアと噛み合う第3ピニオンギアと、前記第2ピニオンギア及び前記第3ピニオンギアがそれぞれ自転できるように、かつ、前記第2ピニオンギア及び前記第3ピニオンギアが前記第2サンギアを中心に公転できるように前記第2ピニオンギア及び前記第3ピニオンギアを保持する第2キャリアと、前記第2キャリアの回転を規制できるクラッチ装置と、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、前記第1リングギアと連結される第3サンギアと、前記第3サンギアと噛み合う第4ピニオンギアと、前記第4ピニオンギアが自転できるように、かつ、前記第4ピニオンギアが前記第3サンギアを中心に公転できるように前記第4ピニオンギアを保持するとともに、電動車両の車輪と連結される第3キャリアと、前記第4ピニオンギアと噛み合い、かつ、静止系に固定される第3リングギアと、を含むことを特徴とするインホイールモータである。
 上記構成により、このインホイールモータは、第1変速状態及び第2変速状態の2つの変速状態を実現できる。第1変速状態では、第1モータ及び第2モータが作動し、かつクラッチ装置は係合状態である。第1変速状態で、このインホイールモータは、第1キャリアから第2リングギアに回転力の一部が戻り、さらに第2リングギアに伝わった回転力が第2サンギアを介して第1サンギアに伝わる。すなわち、このインホイールモータは、回転力が循環する。このような構造により、このインホイールモータは、より大きな変速比を実現できる。すなわち、このインホイールモータは、第1変速状態の時に、第1モータが出力する回転力よりも大きな回転力をホイールに伝達できる。
 第2変速状態では、第1モータ及び第2モータが作動し、かつクラッチ装置は非係合状態である。このインホイールモータは、第2変速状態の際、第2モータの角速度が変化することで、変速比を連続的に変更できる。このようにすることで、このインホイールモータは、第1モータの角速度と、出力軸となる第2リングギアの角速度との差を低減できるので、摩擦損失を低減でき、結果としてエネルギーの損失を低減できる。
 また、このインホイールモータは、第3サンギアと、第4ピニオンギアと、第3キャリアと、第3リングギアと、を含む減速機構を有する。このインホイールモータは、減速機構により、第1モータ及び第2モータの回転力を増幅することができるので、第1モータ及び第2モータに要求される回転力を低減できる。その結果、第1モータ及び第2モータの小型化及び軽量化をすることができるので、このインホイールモータを小型化及び軽量化することができる。
 本発明において、前記クラッチ装置は、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係合部材と、を含むワンウェイクラッチ装置であることが好ましい。
 ワンウェイクラッチ装置は、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で、係合状態と非係合状態とを切り替えできる。よって、ワンウェイクラッチ装置は、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、ワンウェイクラッチ装置は、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。
 本発明において、前記第1モータが、前記インホイールモータが搭載される電動車両を前進させる向きに回転し、かつ前記第2モータが駆動されていない場合に係合する向きに配置されることが好ましい。このようにすれば、第1変速状態を、いわゆるローギアとし、第2変速状態を、いわゆるハイギアとすることができる。
 本発明において、前記クラッチ装置は、スプラグ式ワンウェイクラッチであることが好ましい。スプラグ式ワンウェイクラッチは、摩擦係合部材としてスプラグが用いられているので、円に類似した底面を持つカムの数よりも多数のスプラグをクラッチ装置に配置することができる。その結果、クラッチ装置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、クラッチ装置のトルク容量を大きくすることができる。
 本発明は、組み立てやすく、ホイールおよび駆動源側の伝達機構に装着しやすいハブベアリング、減速機構および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1は、本実施形態の電動車両駆動装置の構成を示す図である。 図2は、本実施形態に係る電動車両駆動装置が第1変速状態にある場合に、回転力が伝わる経路を示す説明図である。 図3は、本実施形態に係る電動車両駆動装置が第2変速状態にある場合に、回転力が伝わる経路を示す説明図である。 図4は、本実施形態のクラッチ装置を示す説明図である。 図5は、本実施形態のクラッチ装置のカムを拡大して示す説明図である。 図6は、本実施形態に係る電動車両駆動装置の内部構造を示す図である。 図7は、本実施形態のホイール軸受の外観を模式的に示す説明図である。 図8は、図7のX-X断面図である。 図9は、第1内輪部材の概略構成を模式的に示す断面図である。 図10は、ロックナットの概略構成の外観を模式的に示す説明図である。 図11は、ロックナットの概略構成を模式的に示す断面図である。 図12は、外輪部材の概略構成の外観を模式的に示す説明図である。 図13は、外輪部材の概略構成を模式的に示す断面図である。 図14は、外輪部材を拡大して示す断面図である。 図15は、ホイールフランジの概略構成の外観を模式的に示す斜視図である。 図16は、ホイールフランジの概略構成の外観を図15とは異なる角度から模式的に示す斜視図である。 図17は、ホイールフランジの概略構成の外観を模式的に示す説明図である。 図18は、ホイールフランジの概略構成を模式的に示す断面図である。 図19-1は、第1磁気パターンリング及び第2磁気パターンリングを示す斜視図である。 図19-2は、図19-1のA-A断面図である。 図19-3は、磁気検出器の配置を示す斜視図である。 図20は、車両を走行させるモータに要求される回転力(トルク)と角速度(回転速度)との関係を示す図である。 図21は、本実施形態の変形例に係る電動車両駆動装置の構成を示す説明図である。
 本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
 図1は、本実施形態の電動車両駆動装置の構成を示す図である。インホイールモータである電動車両駆動装置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、減速機構40と、ホイール軸受(ハブベアリング)50と、を含む。ケーシングGは、第1モータ11と、第2モータ12と、変速機構13と、減速機構40とを収納する。
 第1モータ11は、第1回転力TAを出力できる。第2モータ12は、第2回転力TBを出力できる。変速機構13は、第1モータ11と連結される。このような構造により、変速機構13は、第1モータ11が作動すると、第1モータ11から第1回転力TAが伝えられる(入力される)。また、変速機構13は、第2モータ12と連結される。このような構造により、変速機構13は、第2モータ12が作動すると、第2回転力TBが伝えられる(入力される)。ここでいうモータの作動とは、第1モータ11(第2モータ12)に電力が供給されて第1モータ11(第2モータ12)の入出力軸が回転することをいう。
 変速機構13は、減速比(変速機構13への入力回転速度ωiと出力回転速度ωoとの比ωi/ωo)を変更できる。変速機構13は、第1遊星歯車機構20と、第2遊星歯車機構30と、クラッチ装置60とを含む。第1遊星歯車機構20は、シングルピニオン式の遊星歯車機構である。第1遊星歯車機構20は、第1サンギア21と、第1ピニオンギア22と、第1キャリア23と、第1リングギア24とを含む。第2遊星歯車機構30は、ダブルピニオン式の遊星歯車機構である。第2遊星歯車機構30は、第2サンギア31と、第2ピニオンギア32aと、第3ピニオンギア32bと、第2キャリア33と、第2リングギア34とを含む。
 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。このような構造により、第1サンギア21は、第1モータ11が作動すると、第1回転力TAが伝えられる。そして、第1サンギア21は、第1モータ11が作動すると、回転軸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。
 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。このような構造により、第1キャリア23は、第1ピニオンギア22が第1サンギア21を中心に、すなわち回転軸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。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。このような構造により、第1リングギア24は、第2モータ12が作動すると第2回転力TBが伝えられる。そして、第1リングギア24は、第2モータ12が作動すると、回転軸Rを中心に回転(自転)する。
 クラッチ装置60は、ケーシングGと第1キャリア23との間に配置される。クラッチ装置60は、第1キャリア23の回転を規制できる。具体的には、クラッチ装置60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60は、前記回転を規制(制動)する状態を係合状態といい、前記回転を許容する状態を非係合状態という。クラッチ装置60の詳細については後述する。
 このように、第1キャリア23は、クラッチ装置60によってケーシングGと係合と分離とが可能となっている。すなわち、クラッチ装置60は、ケーシングGに対して第1キャリア23を回転自在としたり、ケーシングGに対して第1キャリア23を回転不能にしたりすることができる。
 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、それぞれが同軸(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。このような構造により、第2サンギア31は、第1モータ11が作動すると、回転軸Rを中心に回転する。
 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。
 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。このような構造により、第2キャリア33は、第2ピニオンギア32a及び第3ピニオンギア32bが第2サンギア31を中心に、すなわち回転軸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。このような構造により、第2キャリア33は、第1リングギア24が回転(自転)すると、回転軸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、変速機構13の入出力軸(変速機構入出力軸)15と連結される。このような構造により、第2リングギア34が回転(自転)すると、変速機構入出力軸15は回転する。
 減速機構40は、変速機構13と電動車両の車輪Hとの間に配置される。そして、減速機構40は、変速機構入出力軸15の回転速度を減速して、入出力軸(減速機構入出力軸)16へ出力する。減速機構入出力軸16は、電動車両の車輪Hに連結されており、減速機構40と車輪Hとの間で動力を伝達する。このような構造により、第1モータ11と第2モータ12との少なくとも一方が発生した動力は、変速機構13と減速機構40とを介して車輪Hへ伝達されてこれを駆動する。また、車輪Hからの入力は、減速機構40と変速機構13とを介して第1モータ11と第2モータ12との少なくとも一方に伝達される。この場合、第1モータ11と第2モータ12との少なくとも一方は、車輪Hに駆動されて電力を発生することができる(回生)。
 減速機構40は、第3サンギア41と、第4ピニオンギア42と、第3キャリア43と、第3リングギア44とを含む。第3サンギア41は、変速機構入出力軸15が取り付けられている。このような構造により、第3サンギア41と変速機構13の第2リングギア34とが変速機構入出力軸15を介して連結される。第4ピニオンギア42は、第3サンギア41と噛み合っている。第3キャリア43は、第4ピニオンギア42が第4ピニオン回転軸Rp4を中心として自転できるように、かつ、第4ピニオンギア42が第3サンギア41を中心に公転できるように第4ピニオンギア42を保持する。第3リングギア44は、第4ピニオンギア42と噛み合い、かつ、静止系(本実施形態ではケーシングG)に固定される。第3キャリア43は、減速機構入出力軸16を介して車輪Hに連結されている。また、第3キャリア43は、ホイール軸受50によって回転可能に支持される。
 電動車両駆動装置10は、変速機構13と車輪Hとの間に減速機構40を介在させて、変速機構13の変速機構入出力軸15の回転速度を減速して車輪Hを駆動する。このため、第1モータ11及び第2モータ12は、最大回転力が小さいものでも電動車両に必要な駆動力を得ることができる。その結果、第1モータ11及び第2モータ12の駆動電流が小さくて済むとともに、これらを小型化及び軽量化することができる。そして、電動車両駆動装置10の製造コスト低減及び軽量化を実現できる。
 制御装置1は、電動車両駆動装置10の動作を制御する。より具体的には、制御装置1は、第1モータ11及び第2モータ12の回転速度、回転方向及び出力を制御する。制御装置1は、例えば、マイクロコンピュータである。次に、電動車両駆動装置10における回転力の伝達経路について説明する。
 図2は、本実施形態に係る電動車両駆動装置が第1変速状態にある場合に、回転力が伝わる経路を示す説明図である。電動車両駆動装置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、第1変速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変速状態は、いわゆるローギア状態であり、減速比を大きくとることができる。すなわち、変速機構入出力軸15のトルクを大きくすることができる。第1変速状態は、主に、電動車両が走行時に大きな駆動力を必要とする場合、例えば、坂道を発進するとき又は登坂時(坂道を登る時)等に用いられる。第1変速状態では、第1モータ11と第2モータ12とは共に動作するが、トルクの向きが反対になる。第1モータ11の動力は、第1サンギア21に入力され、第2モータ12の動力は、第1リングギア24に入力される。第1変速状態において、クラッチ装置60は係合状態である。すなわち、第1変速状態において、第1キャリア23は、ケーシングGに対して回転できない状態となる。
 第1変速状態の時に、第1モータ11が出力する回転力を第1回転力T1とし、第2モータ12が出力する回転力を第2回転力T5とする。図2に示す第1回転力T1、循環回転力T3、合成回転力T2、第1分配回転力T6及び第2分配回転力T4の各回転力は、各部位に作用するトルクを示し、単位はNmである。
 第1モータ11から出力された第1回転力T1は、第1サンギア21に入力される。そして、第1回転力T1は、第1サンギア21で循環回転力T3と合流して、合成回転力T2となる。合成回転力T2は、第1サンギア21から出力される。循環回転力T3は、第1リングギア24から第1サンギア21に伝えられた回転力である。循環回転力T3の詳細については後述する。
 第1サンギア21と第2サンギア31とは、サンギアシャフト14で連結されている。このため、第1変速状態において、第1回転力T1と循環回転力T3とが合成され、第1サンギア21から出力された合成回転力T2は、サンギアシャフト14を介して第2サンギア31に伝えられる。合成回転力T2は、第2遊星歯車機構30によって増幅される。また、合成回転力T2は、第2遊星歯車機構30によって第1分配回転力T6と第2分配回転力T4とに分配される。第1分配回転力T6は、合成回転力T2が第2リングギア34に分配されて増幅された回転力であり、変速機構入出力軸15から出力される。第2分配回転力T4は、合成回転力T2が第2キャリア33に分配されて増幅された回転力である。
 第1分配回転力T6は、変速機構入出力軸15から減速機構40に出力される。そして、第1分配回転力T6は、減速機構40で増幅されて、図1に示す減速機構入出力軸16を介して車輪Hに出力されて、これを駆動する。その結果、電動車両は走行する。
 第2キャリア33と第1リングギア24とが一体で回転しているため、第2キャリア33に分配された第2分配回転力T4は、第1リングギア24の循環回転力となる。そして、第2分配回転力T4は、第1リングギア24で、第2モータ12の第2回転力T5と合成されて、第1遊星歯車機構20に向かう。第2回転力T5、すなわち、第2モータ12の回転力の向きは、第1モータ11の回転力の向きとは反対である。
 第1遊星歯車機構20に戻ってきた第1リングギア24における第2分配回転力T4及び第2回転力T5は、第1遊星歯車機構20によってその大きさが減少されるとともに、力の向きを逆転させられて、第1サンギア21における循環回転力T3となる。このようにして、第1遊星歯車機構20と第2遊星歯車機構30との間で動力(回転力)の循環が発生するので、変速機構13は、減速比を大きくすることができる。すなわち、電動車両駆動装置10は、第1変速状態のときに、大きなトルクを発生することができる。次に、合成回転力T2、循環回転力T3、第2分配回転力T4及び第1分配回転力T6の値の一例を説明する。
 第2サンギア31の歯数をZ1とし、第2リングギア34の歯数をZ4とし、第1サンギア21の歯数をZ5とし、第1リングギア24の歯数をZ7とする。式(1)から式(4)に、電動車両駆動装置10の各部に作用する回転力(図2に示す合成回転力T2、循環回転力T3、第2分配回転力T4及び第1分配回転力T6)を示す。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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 一例として、歯数Z1を47、歯数Z4を97、歯数Z5を24、歯数Z7を76とする。また、第1回転力T1を50Nmとし、第2回転力T5を50Nmとする。すると、合成回転力T2は99.1Nm、循環回転力T3は49.1Nm、第2分配回転力T4は-105.4Nm、第1分配回転力T6は204.5Nmとなる。このように、電動車両駆動装置10は、一例として第1モータ11が出力する第1回転力T1を約4倍に増幅して車輪Hに出力できる。次に、第2変速状態を電動車両駆動装置10が実現する場合を説明する。
 図3は、本実施形態に係る電動車両駆動装置が第2変速状態にある場合に、回転力が伝わる経路を示す説明図である。第2変速状態は、いわゆるハイギア状態であり、減速比を小さくとることができる。すなわち、変速機構入出力軸15のトルクは小さくなるが、変速機構13の摩擦損失を小さくすることができる。第2変速状態では、第1モータ11と第2モータ12とは共に動作する。そして、第1モータ11及び第2モータ12が発生するトルクの向きは等しくなる。第2変速状態のときに、第1モータ11が出力する回転力を第1回転力T7とし、第2モータ12が出力する回転力を第2回転力T8とする。
 第2変速状態において、第1モータ11の動力は、第1サンギア21に入力され、第2モータ12の動力は、第1リングギア24に入力される。第2変速状態において、クラッチ装置60は非係合状態である。すなわち、第2変速状態において、第1キャリア23は、ケーシングGに対して回転できる状態となる。その結果、第2変速状態では、第1遊星歯車機構20と第2遊星歯車機構30との間における回転力の循環が遮断される。また、第2変速状態では、第1キャリア23が自由に公転(回転)できるため、第1サンギア21と第1リングギア24とは相対的に自由に回転(自転)できる。なお、図3に示す合成回転力T9は、変速機構入出力軸15から出力されて減速機構40に伝えられるトルクを示し、単位はNmである。
 第1回転力T7は、第2キャリア33で第2回転力T8と合流する。その結果、第2リングギア34に合成回転力T9が伝わる。第1回転力T7と、第2回転力T8と、合成回転力T9とは、下記の式(5)を満たす。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 変速機構入出力軸15の角速度(回転速度)は、第1モータ11によって駆動される第2サンギア31の角速度と、第2モータ12によって駆動される第2キャリア33の角速度とによって決定される。したがって、変速機構入出力軸15の角速度を一定としていても、第1モータ11の角速度と第2モータ12の角速度との組み合わせを変化させることができる。
 このように、変速機構入出力軸15の角速度と第1モータ11の角速度と第2モータ12の角速度との組み合わせは一意に決定されないので、上述した第1変速状態から第2変速状態へ、あるいは第2変速状態から第1変速状態へ連続して移行させることができる。したがって、制御装置1は、第1モータ11の角速度と第2モータ12の角速度と回転力とを連続して滑らかに制御すると、第1変速状態と第2変速状態との間で変速機構13の状態が変化した場合でも、いわゆる変速ショックを小さくすることができる。
 第2変速状態において、変速機構13は、第1サンギア21と第1リングギア24とは、互いに同方向に回転(自転)するため、第2サンギア31と第2キャリア33とも、互いに同方向に回転(自転)する。第2サンギア31の角速度を一定とした場合、第2キャリア33の角速度が速くなるほど、第2リングギア34の角速度は速くなる。また、第2キャリア33の角速度が遅くなるほど、第2リングギア34の角速度は遅くなる。このように、第2リングギア34の角速度は、第2サンギア31の角速度と、第2キャリア33の角速度とによって連続的に変化する。すなわち、電動車両駆動装置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。
 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。このため、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。
 次に、第2モータ12が出力する第2回転力T8について説明する。第2モータ12は、式(6)を満たす第2回転力T8以上の回転力を出力する必要がある。なお、式(6)中の、1-(Z4/Z1)は、第2サンギア31と第2リングギア34との間の回転力比を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 次に、クラッチ装置60について説明する。クラッチ装置60は、例えば、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から図3に示す第1キャリア23が第1方向に回転しようとする際に係合状態となり、第1キャリア23が第2方向に回転しようとする際に非係合状態となる。ワンウェイクラッチ装置は、例えば、カムクラッチ装置又はローラクラッチ装置である。以下において、クラッチ装置60はカムクラッチ装置であるものとして、クラッチ装置60の構成を説明する。
 図4は、本実施形態のクラッチ装置を示す説明図である。図5は、実施形態のクラッチ装置のカムを拡大して示す説明図である。図4に示すように、クラッチ装置60は、第2部材としての内輪61と、第1部材としての外輪62と、係合部材としてのカム63とを含む。なお、内輪61が第1部材として機能し、外輪62が第2部材として機能してもよい。内輪61及び外輪62は、筒状部材である。内輪61は、外輪62の内側に配置される。内輪61と外輪62とのうちの一方は、第1キャリア23に連結され、他方はケーシングGに連結される。本実施形態では、内輪61は第1キャリア23に連結され、外輪62はケーシングGに連結される。カム63は、略円柱状の棒状部材である。但し、棒状部材の中心軸に直交する仮想平面で切ったカム63の断面形状は、真円ではなく歪な形状である。カム63は、内輪61の外周部と外輪62の内周部との間に、内輪61及び外輪62の周方向に沿って複数設けられる。
 図5に示すように、クラッチ装置60は、ワイヤゲージ64と、ガータスプリング65とを含む。ワイヤゲージ64は、弾性部材である。ワイヤゲージ64は、複数のカム63が分散しないようにまとめる。ガータスプリング65は、カム63が内輪61及び外輪62に常に接触するようにカム63に力を与える。これにより、内輪61又は外輪62に回転力が作用した際に、カム63は迅速に内輪61及び外輪62と噛み合うことができる。よって、クラッチ装置60は、非係合状態から係合状態に切り替わる際に要する時間を低減できる。なお、非係合状態では、内輪61と外輪62との間で力は伝達されていない。また、係合状態では、内輪61と外輪62との間で力は伝達されている。
 クラッチ装置60は、内輪61に第1方向の回転力が作用すると、カム63が内輪61及び外輪62と噛み合う。これにより、内輪61と外輪62との間で回転力が伝達され、第1キャリア23は、ケーシングGから反力を受ける。その結果、クラッチ装置60は、第1キャリア23の回転を規制できる。また、クラッチ装置60は、内輪61に第2方向の回転力が作用すると、カム63が内輪61及び外輪62と噛み合わない。これにより、内輪61と外輪62との間で回転力が伝達されず、第1キャリア23は、ケーシングGから反力を受けない。このため、クラッチ装置60は、第1キャリア23の回転を規制しない。このようにして、クラッチ装置60は、ワンウェイクラッチ装置としての機能を実現する。
 本実施形態の場合、クラッチ装置60は、第1変速状態、すなわち第1モータ11及び第2モータ12が作動している状態であって、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61が回転すると係合状態となる。すなわち、上述の第1方向は、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12が作動(駆動)していない際に第2部材としての内輪61が回転する方向である。この状態で、第2モータ12が第1モータ11の回転方向とは反対方向に回転して、第1モータ11の回転力とは反対向きの回転力を出力している場合に、変速機構13は、第1変速状態となる。このように、クラッチ装置60は、第1モータ11が電動車両を前進させる向きに回転し、かつ第2モータ12が駆動されていない場合に係合する向きに配置される。
 また、電動車両を前進させるように第1モータ11が回転力を出力している状態で、第2モータ12が作動して、第1モータ11の回転方向と同じ方向に回転して、第1モータ11の回転力と同じ向きの回転力を出力している場合に、第2キャリア33の回転方向は逆転する。その結果、クラッチ装置60は、第2変速状態の場合、すなわち第1モータ11及び第2モータ12が作動して同じ方向に回転力を出力し、かつ、電動車両を前進させるように第1モータ11及び第2モータ12が回転力を出力する場合に非係合状態となる。このように、クラッチ装置60は、第1モータ11の回転力の方向と第2モータ12の回転力の方向とによって、受動的に係合状態と非係合状態とを切り替えできる。
 クラッチ装置60は、ローラクラッチ装置でもよい。ただし、カムクラッチ装置は、回転力(トルク)容量がローラクラッチ装置よりも大きい。すなわち、カムクラッチ装置は、内輪61と外輪62との間で伝達できる力の大きさがローラクラッチ装置よりも大きい。このため、クラッチ装置60は、カムクラッチ装置である方が、より大きな回転力を伝達できる。さらに、クラッチ装置60は、カムクラッチ装置である方が、カム63が内輪61及び外輪62から分離する際の空転摩擦をローラクラッチ装置よりも小さくすることができる。このため、電動車両駆動装置10全体の摩擦損失を低減し、効率を向上させることができる。第1変速状態と第2変速状態とは、制御装置1が第1モータ11及び第2モータ12の回転力と回転方向とを制御することにより切り替えられる。
 本実施形態において、電動車両駆動装置10は、第1モータ11と第2モータ12との間で両者の回転力の向きを反対とすることにより、第1変速状態を実現した。しかし、電動車両駆動装置10は、第2モータ12を作動させず、第1モータ11のみを作動させることにより第1変速状態を実現することもできる。この場合、制御装置1は、第2モータ12は停止させて、第1モータ11のみを作動させることにより、第1変速状態を実現する。
 クラッチ装置60は、スプラグ式ワンウェイクラッチ装置であってもよい。スプラグ式ワンウェイクラッチは、摩擦係合部材としてスプラグが用いられているので、円に類似した底面を持つカムの数よりも多数のスプラグをクラッチ装置60に配置することができる。その結果、クラッチ装置60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60のトルク容量を大きくすることができる。クラッチ装置60のトルク容量を大きくすることができるので、車輪Hに出力される第1分配回転力T6の最大値を大きくすることができる。
 また、クラッチ装置60は、ワンウェイクラッチ装置ではなく、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でもよい。ただし、このようなクラッチ装置は、ピストンを移動させるための機構が必要となったり、電磁アクチュエータを作動させるための電力が必要となったりする。しかし、クラッチ装置60は、ワンウェイクラッチ装置ならば、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60は、ワンウェイクラッチ装置ならば、内輪61又は外輪62(本実施形態では内輪61)に作用する回転力の方向が切り替えられることで、係合状態と非係合状態とを切り替えできる。よって、クラッチ装置60は、ワンウェイクラッチ装置である方が、部品点数を低減でき、かつ、自身(クラッチ装置60)を小型化できる。次に、電動車両駆動装置10の構造の一例を説明する。
 図6は、本実施形態に係る電動車両駆動装置の内部構造を示す図である。次の説明において、上述した構成要素については重複する説明は省略し、図中において同一の符号で示す。図6に示すように、ケーシングGは、第1ケーシングG1と、第2ケーシングG2と、第3ケーシングG3と、第4ケーシングG4とを含む。第1ケーシングG1と、第2ケーシングG2と、第4ケーシングG4とは、筒状の部材である。第2ケーシングG2は、第1ケーシングG1よりも車輪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、例えば複数のボルトで締結される。
 第3ケーシングG3は、第1ケーシングG1の2つの開口端のうち第2ケーシングG2とは反対側の開口端、すなわち、第1ケーシングG1の電動車両の車体側の開口端に設けられる。第1ケーシングG1と第3ケーシングG3とは、例えば複数のボルト52で締結される。このようにすることで、第3ケーシングG3は、第1ケーシングG1の開口を塞ぐ。第4ケーシングG4は、第1ケーシングG1の内部に設けられる。第1ケーシングG1と第4ケーシングG4とは、例えば複数のボルトで締結される。
 図6に示すように、第1モータ11は、第1ステータコア11aと、第1コイル11bと、第1ロータ11cと、第1磁気パターンリング11dと、第1モータ出力軸11eとを含む。第1ステータコア11aは、筒状の部材である。第1ステータコア11aは、図6に示すように、第1ケーシングG1に嵌め込まれるとともに、第1ケーシングG1と第3ケーシングG3とに挟み込まれて位置決め(固定)される。第1コイル11bは、第1ステータコア11aの複数個所に設けられる。第1コイル11bは、インシュレータを介して第1ステータコア11aに巻きつけられる。
 第1ロータ11cは、第1ステータコア11aの径方向内側に配置される。第1ロータ11cは、第1ロータコア11c1と、第1マグネット11c2とを含む。第1ロータコア11c1は、筒状の部材である。第1マグネット11c2は、第1ロータコア11c1の内部または外周部に複数設けられる。第1モータ出力軸11eは、棒状の部材である。第1モータ出力軸11eは、第1ロータコア11c1と連結される。第1磁気パターンリング11dは、第1ロータコア11c1に設けられて、第1ロータコア11c1と同軸で回転する。第1磁気パターンリング11dは、第1ロータコア11c1の回転角度を検出する際に用いられる。
 第2モータ12は、第2ステータコア12aと、第2コイル12bと、第2ロータ12cと、第2磁気パターンリング12dとを含む。第2ステータコア12aは、筒状の部材である。第2ステータコア12aは、第1ケーシングG1と第2ケーシングG2とに挟み込まれて位置決め(固定)される。第2コイル12bは、第2ステータコア12aの複数個所に設けられる。第2コイル12bは、インシュレータを介して第2ステータコア12aに巻きつけられる。
 第2ロータ12cは、第2ステータコア12aの径方向内側に設けられる。第2ロータ12cは、クラッチ装置60とともに、回転軸Rを中心に回転できるように、第4ケーシングG4によって支持される。第2ロータ12cは、第2ロータコア12c1と、第2マグネット12c2とを含む。第2ロータコア12c1は、筒状の部材である。第2マグネット12c2は、第2ロータコア12c1の内部または外周部に複数設けられる。第2磁気パターンリング12dは、第2ロータコア12c1に設けられて、第2ロータコア12c1と同軸で回転する。第2磁気パターンリング12dは、第2ロータコア12c1の回転角度を検出する際に用いられる。
 図6に示すように、減速機構40は、例えば複数のボルト54で第2ケーシングG2に締結されて取り付けられる。本実施形態では、減速機構40が有する第3リングギア44が第2ケーシングG2に取り付けられる。減速機構40の第3キャリア43の一端部には、ホイール軸受50の外輪部材(後述する)が取り付けられている。外輪部材と第3リングギア44との間には、ホイール軸受50の転動体が介在している。本実施形態の電動車両駆動装置10は、減速機構40とホイール軸受50とが一体となった構成であり、一部の部材が減速機構40とホイール軸受50の両方の部材となっている。ホイール軸受50は、転動体を介して第3キャリア43と第3リングギア44とを保持する構造により、第3キャリア43を、第3リングギア44の外周部に、回転可能に支持する。ホイール軸受50については後述する。
 第3キャリア43は、車輪HのホイールHwが取り付けられる。ホイールHwは、スタッドボルト104とナット106とによって、第3キャリア43の回転軸と直交する面に締結される。ホイールHwにはタイヤHtが取り付けられる。電動車両の車輪Hは、ホイールHwとタイヤHtとで構成される。この例において、車輪Hは、第3キャリア43に直接取り付けられている。このため、第3キャリア43は、図1に示す減速機構入出力軸16を兼ねている。
 懸架装置取付部53は、第2ケーシングG2に設けられる。具体的には、懸架装置取付部53は、第2ケーシングG2のうち、電動車両駆動装置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及び下側となる部分に設けられる。鉛直方向上側の懸架装置取付部53は、上部ジョイント53Naを含み、鉛直方向下側の懸架装置取付部53は、下部ジョイント53Nbを含む。上部ジョイント53Naと下部ジョイント53Nbとに、懸架装置のアームが取り付けられて、電灯車両駆動装置10は、電動車両の車体に支持される。
 第1モータ出力軸11eとサンギアシャフト14とは、第1嵌合部56Aで連結される。このような構造により、第1モータ11とサンギアシャフト14との間で動力が伝達される。第1嵌合部56Aは、例えば、第1モータ出力軸11eの内周面に形成されたスプラインと、サンギアシャフト14の第1モータ11側における端部に形成されて、前記スプラインと嵌合するスプラインとで構成される。このような構造により、回転軸R方向における第1モータ出力軸11eとサンギアシャフト14との熱伸び等が吸収される。
 変速機構入出力軸15は、変速機構13が有する第2リングギア34と、減速機構40が有する第3サンギア41のシャフト(第3サンギアシャフト)とを連結する。このような構造により、変速機構13の第2遊星歯車機構30と減速機構40の第3サンギアシャフトとの間で動力が伝達される。変速機構入出力軸15と第3サンギアシャフトとは、第2嵌合部56Bで連結される。第2嵌合部56Bは、例えば、変速機構入出力軸15の内周面に形成されたスプラインと、第3サンギアシャフトの第2モータ12側における端部に形成されて、前記スプラインと嵌合するスプラインとで構成される。このような構造により、回転軸R方向における変速機構入出力軸15と第3サンギアシャフトとの熱伸び等が吸収される。
 上述した構造により、電動車両駆動装置10は、車輪Hを保持し、かつ、第1モータ11及び第2モータ12から出力された回転力を車輪Hに伝達することで、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、第3サンギア41と、第3キャリア43と、第3リングギア44とがすべて同軸上に配置されているが、電動車両駆動装置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。次に、ホイール軸受(ハブベアリング)50について説明する。
 図7は、本実施形態のホイール軸受の外観を模式的に示す説明図である。図8は、図7のX-X断面図である。図9は、第1内輪部材の概略構成を模式的に示す断面図である。図10は、ロックナットの概略構成の外観を模式的に示す説明図である。図11は、ロックナットの概略構成を模式的に示す断面図である。図12は、外輪部材の概略構成の外観を模式的に示す説明図である。図13は、外輪部材の概略構成を模式的に示す断面図である。図14は、外輪部材を拡大して示す断面図である。図15は、ホイールフランジの概略構成の外観を模式的に示す斜視図である。図16は、ホイールフランジの概略構成の外観を図15とは異なる角度から模式的に示す斜視図である。図17は、ホイールフランジの概略構成の外観を模式的に示す説明図である。図18は、ホイールフランジの概略構成を模式的に示す断面図である。
 図7および図8に示すようにホイール軸受50は、減速機構40と一体で設けられている。なお、減速機構40は、上述したように、第3サンギア41と、第4ピニオンギア42と、第3キャリア43と、第3リングギア44と、を有する。また、減速機構40は、図8に示すように、第3サンギア41の軸方向の一方の端部に軸受45が配置され、他方の端部に軸受46が配置されている。軸受45および軸受46は、第3サンギア41と第3キャリア43とを相対回転可能な状態で支持している。
 ホイール軸受50は、図7および図8に示すように、第2ケーシングG2に締結されている内輪部101と、ホイールHwに取り付けられる外輪部102と、内輪部101と外輪部102と回転軸R周りに相対的に回転可能な状態(内輪部101が固定され外輪部102が回転する状態)で連結する転動体103と、外輪部102とホイールHwとを連結する上述したスタッドボルト104およびナット106(図6参照)と、を有する。ここで、内輪部101は、一部が第3リングギア44となる。また、外輪部102は、一部が第3キャリア43となる。スタッドボルト104とナット106とは、ホイール軸受50に含めなくてもよい。
 内輪部101は、第1内輪部材111と、第2内輪部材112と、ロックナット113と、を有する。第1内輪部材111は、第3リングギア44でもあり、第2ケーシングG2に固定されている。第1内輪部材111は、図8および図9に示すように、円筒状部材であり、内周面に歯溝131が形成され、外周面に凹面132とボルト穴133と雄ねじ134とが形成されている。なお、凹面132とボルト穴133と雄ねじ134とは、スタットボルト104に近い側から雄ねじ134、凹面132、ボルト穴133の順で形成されている。歯溝131は、第4ピニオンギア42と係合される歯で構成される溝である。第1内輪部材111は、歯溝131で第4ピニオンギア42と係合することで、第3リングギア44としての機能を実現する。凹面132は、転動体103と接触する領域であり、内径側に凹となる曲面である。凹面132は、回転軸Rの周方向に延在している。凹面132は、回転軸Rに平行な方向においてボルト穴133側の端部がより径方向外側に突出し、雄ねじ134側の端部が回転軸Rに平行な線と滑らかに接続する(つまり突出していない)形状である。ボルト穴133は、第1内輪部材111の円筒形状から径方向外側に突出した部分に形成されている。ボルト穴133は、第2ケーシングG2と係合するボルトが挿入される。これにより、第1内輪部材111は、第2ケーシングG2に対して固定される。雄ねじ134は、ねじ溝であり、第1内輪部材111のスタッドボルト104側の端部を起点として一定領域に形成されている。また、第1内輪部材111は、凹面132と雄ねじ134との間に雄ねじ134から凹面132に向かう途中で径が大きくなる段差が形成されている。
 第2内輪部材112は、リング状の部材であり、内周面が第1内輪部材111の凹面132と雄ねじ134との間の部分に当接する。第2内輪部材112は、第1内輪部材111の凹面132側の端面が、第1内輪部材111の段差と接触している。また、第2内輪部材112は、外周面に転動体103と接触する領域である凹面が形成されている。第2内輪部材112の凹面は、回転軸Rの周方向に延在しており、内径側に凹となる曲面である。凹面は、回転軸Rに平行な方向において雄ねじ134側の端部がより径方向外側に突出し、ボルト穴133側の端部が回転軸Rに平行な線と滑らかに接続する(つまり突出していない)形状である。
 ロックナット113は、図8、図10および図11に示すように、リング状の部材であり、内周面に雌ねじ141が形成されており、外周面の一部に凹面142が形成されている。また、ロックナット113は、リングの周方向に一定間隔で3箇所に穴143が形成されている。ロックナット113は、雌ねじ141が第1内輪部材111の雄ねじ134と螺合している。また、ロックナット113は、穴143にピン等が挿入されており、ロックナット113が第1内輪部材111に対して回転しないように固定される。これにより、ロックナット113は、第1内輪部材111に対して固定される。また、ロックナット113は、外周面に形成された凹面142に工具を挿入した状態で工具を回転させることで、ロックナット113を回転させることができる。これにより、組立時にロックナット113を簡単に回転させることができる。ロックナット113は、外周面の径が第1内輪部材111の凹面132と雄ねじ134との間の外周面の径よりも大きい。これにより、ロックナット113は、凹面132側の端面が第2内輪部材112と接触する。以上より、内輪部101は、ロックナット113を第1内輪部材111に対して固定することで、第2内輪部材112を第1内輪部材111とロックナット113で挟み込むことができ、第2内輪部材112の径方向の位置も固定することができる。
 外輪部102は、外輪部材116と、ホイールフランジ117と、固定ボルト118と、を有する。外輪部材116は、図8、図12から図14に示すように、リング状の部材であり、スタッドボルト104側の端面がホイールフランジ117と対向し、ホイールフランジ117と接触する接触面151となる。外輪部材116は、接触面151に複数(本実施形態では8個)のボルト穴152が、円周方向に一定間隔で形成されている。また外輪部材116は、ボルト穴152の外周を囲う部分が他の部分よりも径方向外側に突出している。ボルト穴152は、回転軸Rに平行な方向に伸び、内周面にねじ溝が形成された穴であり、接触面151から外輪部材116の途中(貫通しない深さ)まで延在している。外輪部材116の接触面151は、径方向内側と径方向外側とで回転軸R方向の位置が異なる形状である。つまり、外輪部材116は、接触面151の径方向の所定位置に段差153が形成されている。接触面151は、段差153よりも径方向外側が外径側接触面151aとなり、段差153よりも径方向内側が内径側接触面151bとなる。段差153は、内径側接触面151bが外径側接触面151aより凹んだ形状となる。段差153は、外径側接触面151aと内径側接触面151bとの境界面が径方向内側を向いた面となる。
 外輪部材116は、内周面に凹面154と凹面155とが形成されている。凹面154と凹面155とは、凹面155が接触面151に近い側に形成されている。凹面154は、転動体103と接触する領域であり、外径側に凹となる曲面である。凹面154は、回転軸Rの周方向に延在している。凹面154は、回転軸Rに平行な方向において接触面151側の端部が反対側の端部より径方向内側に突出している。凹面155も、転動体103と接触する領域であり、外径側に凹となる曲面である。凹面155は、回転軸Rの周方向に延在している。凹面155は、回転軸Rに平行な方向において接触面151とは反対側の端部が接触面151側の端部より径方向内側に突出している。
 ホイールフランジ117は、図7、図8、図15から図18に示すように、筒状の部材であり、本体161と、フランジ162と、円筒部163と、を有する。筒状の本体161の一方の端面に本体161よりも外周の径が大きいフランジ162が形成されている。フランジ162は、円板状の部材であり、本体161よりも内径側に回転軸Rを中心とした筒形状の円筒部163が形成されている。円筒部163は、筒形状の一方の端面がフランジ162と接続しており、他方の端面が本体161のフランジ162が設けられてない側の端面よりもフランジ162から離れる方向に突出している。
 ホイールフランジ117は、本体161のフランジ162が設けられてない側の端面が、外輪部材116の接触面151と接触する接触面171となる。本体161は、接触面171に複数(本実施形態では8個)のボルト穴172が、円周方向に一定間隔で形成されている。また本体161は、ボルト穴172の外周を囲う部分が他の部分よりも径方向外側に突出している。ボルト穴172は、回転軸Rに平行な方向に伸び、回転軸R方向に貫通した穴であり、図8および図18に示すように、接触面171から離れる側の一部に穴の開口径が広がる段差が形成されている。また、本体161の接触面171は、径方向内側と径方向外側とで回転軸R方向の位置が異なる形状である。つまり、ホイールフランジ117は、接触面171の径方向の所定位置に段差173が形成されている。接触面171は、段差173よりも径方向外側が外径側接触面171aとなり、段差173よりも径方向内側が内径側接触面171bとなる。段差173は、内径側接触面171bが外径側接触面171aより突出した形状となる。段差173は、外径側接触面171aと内径側接触面171bとの境界面が径方向外側を向いた面となる。このように、接触面171は、接触面151に対応する形状である。つまり、接触面171は、接触面151で凹んでいる部分に対面する部分が突出している。
 フランジ162は、本体161よりも内径側の部分に複数(本実施形態では5個)のボルト穴174が、円周方向に一定間隔で形成されている。ボルト穴174は、スタッドボルト104が挿入される穴である。ボルト穴174は、回転軸Rに平行な方向に伸び、回転軸R方向に貫通した穴であり、図8および図18に示すように、接触面171から離れる側の一部に穴の開口径が狭まる段差が形成されている。
 フランジ162は、円筒部163よりも内径側の部分に複数(本実施形態では4個)の凹部175が、円周方向に一定間隔で形成されている。凹部175は、第4ピニオンギア42のシャフトの端部が突き当てられる。また、円筒部163は、フランジ162とは反対側の端部の、凹部175が形成されている位置に対面する場所には穴176が形成されている。穴176は、第4ピニオンギア42のシャフトが挿入される穴である。ホイールフランジ117は、以上のような構成であり、円筒部163の内部に第4ピニオンギア42が配置されシャフトが凹部175に突き当てられ、穴176に挿入される。これにより、第4ピニオンギア42が回転軸Rを中心として回転(公転)すると、ホイールフランジ117も回転する。これにより、ホイールフランジ117は、減速機構40の第3キャリア43にもなる。
 固定ボルト118は、ホイールフランジ117のスタッドボルト104側(ホイールHw側)からボルト穴172とボルト穴152に挿入されねじ溝に螺合することで、外輪部材116とホイールフランジ117とを締結する。固定ボルト118は、頭部がホイールフランジ117のボルト穴172の段差と接触する。
 外輪部102は、以上の構成であり、外輪部材116とホイールフランジ117とが固定ボルト118により固定されることで、外輪部材116とホイールフランジ117とは一体で回転する。
 転動体103は、保持器114aと多数の鋼球115aとで構成されるユニットと、保持器114bと多数の鋼球115bとで構成されるユニットと、を有する。保持器114aと多数の鋼球115aとは、第1内輪部材111の凹面132と外輪部材116の凹面154とで囲われた空間に配置されている。保持器114aは、リング状の部材であり、多数の鋼球115aを隣接する鋼球115aとの距離を一定に保ちつつ、回転可能な状態で支持している。多数の鋼球115aは、第1内輪部材111の凹面132と外輪部材116の凹面154とに接触しており、第1内輪部材111と外輪部材116とが相対的に回転すると、接触している面の移動に合わせて回転する。保持器114bと多数の鋼球115bとは、第2内輪部材112の凹面と外輪部材116の凹面155とで囲まれた空間に配置されている。つまり、保持器114bと多数の鋼球115bとで構成されるユニットは、保持器114aと多数の鋼球115aとで構成されるユニットよりもスタッドボルト104側に配置されている。保持器114bは、リング状の部材であり、多数の鋼球115bを隣接する鋼球115bとの距離を一定に保ちつつ、回転可能な状態で支持している。多数の鋼球115bは、第2内輪部材112の凹面と外輪部材116の凹面155とに接触しており、第2内輪部材112と外輪部材116とが相対的に回転すると、接触している面の移動に合わせて回転する。転動体103は、内輪部101と外輪部102との間に配置され、両者の相対回転にあわせて、多数の鋼球115a、多数の鋼球115bが回転することで、両者を円滑に相対回転させることができる。また、円周方向に隣接して多数の鋼球115a、多数の鋼球115bを配置することで、内輪部101と外輪部102とが回転軸Rからずれることを抑制することができる。また、転動体103は、保持器114aと多数の鋼球115aとで構成されるユニットと、保持器114bと多数の鋼球115bとで構成されるユニットと、の2つのユニットを設けることで、つまり、回転軸Rに平行な方向において2つの位置で内輪部101と外輪部102とを支持することで回転軸Rに対してブレが生じることを抑制できる。
 スタッドボルト104は、上述したようにホイールフランジ117のボルト穴174に挿入されている。ここで、スタッドボルト104は、頭部がホイールフランジ117の円筒部163側に配置される向き、つまり、軸部(ねじ溝が形成されている部分)がホイールHw側に突出する向きでボルト穴174に挿入されている。また、ナット106は、上述したようにスタッドボルト104と螺合し、ホイールフランジ117とホイールHwとを締結する。ホイール軸受(ハブベアリング)50は、以上のような構成である。
 ホイール軸受50は、外輪部102を、転動体103と接触する外輪部材116と、ホイールHwと連結するホイールフランジ117とに分割した構成とし、外輪部材116とホイールフランジ117とを固定ボルト118で固定することで、固定ボルト118の締結で外輪部102を組み立てることができる。また、ホイールフランジ117を、回転軸Rに平行な方向において外輪部材116から離れる方向の端面が、回転軸Rの径方向において内輪部101よりも回転軸R側まで延在する形状とすることで、ホイールフランジ117とホイールHwとを適切に連結することができる。具体的には、外輪部材116と内輪部101とを転動体103を介して連結させた後に、外輪部材116とホイールフランジ117とを連結させることができる。これにより、ホイール軸受50の軸受部分(転動体103と接触する各部材)を組み立てやすくすることができる。また、ホイール軸受50は、外輪部材116とホイールフランジ117とを分割した構造とすることで、外輪部材116とホイールフランジ117とを別々の材料で製造することができる。例えば、外輪部材116は、炭素鋼で製造し、ホイールフランジ117は、アルミニウム合金で製造することもできる。これにより、外輪部102の位置によって必要な強度と重量とのバランスを適切に調整することができるため、ホイール軸受50を軽量化することができる。
 また、ホイール軸受50は、図8に示すように、スタッドボルト104が挿入されるホイールフランジ117の複数のボルト穴(開口)174のそれぞれの中心を円で結んだピッチ円直径(ハブボルトPCD)Dを、転動体103の回転軸Rに直交する径方向の中心(鋼球115a、115bの中心)を円で結んだピッチ円直径(ボールPCD(Pitch Circle Diameter))Dよりも小さくすることで、ホイール軸受50と連結するホイールとして種々のホイールを用いることができる。また、ホイールとしてガソリンエンジンで駆動される車両、ハイブリッド車両に用いるホイールも使用することができる。また、ホイールフランジ117は、アルミニウム合金で製造した場合は、ホイールフランジ117を軽量化できるため、ハブボルトPCDをより小さくすることができる。
 また、ホイールHwとホイールフランジ117を締結する締結部材として、回転軸Rに平行な方向に延在し、頭部がホイールフランジ117の内輪部101側の面に露出しているスタッドボルト104を用いることで、ホイール装着時にナット106をホイールHw側から螺合させることで、ホイールHwとホイール軸受50とを締結することができる。また、本実施形態のように、外輪部材116とホイールフランジ117とを分離可能な構造とすることで、スタッドボルト104の交換も容易に行うことができる。なお、締結部材としては、スタットボルト104以外の締結部材を用いることができる。例えば、ホイールフランジにボルト穴を形成し、ホイール側からボルトを挿入する構成(ラグボルト方式)としてもよい。
 また、ホイール軸受50は、外輪部材116とホイールフランジ117とを固定する固定機構として、軸部が回転軸Rと平行な方向に延在する固定ボルト118を用いることで、両者を簡単に固定することができる。
 ホイール軸受50は、外輪部102に固定ボルト118の頭部が収納される構成とすることで、外輪部102側から固定ボルト118を挿入することができる。つまり、ホイールHwを装着前は、開放されている側の領域から固定ボルト118をボルト穴に挿入することができる。これにより、外輪部材116とホイールフランジ117とをより簡単に固定することができる。
 また、ホイール軸受50は、外輪部材116の接触面151とホイールフランジ117の接触面171とを凹凸がある形状(ホイールフランジ117の接触面171に外輪部材116側に凸の突出部)としたいわゆるインロー構造とすることで、組立時に外輪部材116とホイールフランジ117との軸心合わせを簡単にすることができる。また、回転軸Rに対して、外輪部材116とホイールフランジ117とがずれることを抑制することができる。
 また、ホイール軸受50は、ホイールフランジ117を外輪部材116よりも線膨張係数が高い材料で形成し、ホイールフランジ117の接触面171の段差173が、接触面151の回転軸Rに直交する方向の端部よりも内側に形成されている構造とすることが好ましい。つまり、ホイールフランジ117を外輪部材116よりも線膨張係数が高い材料で形成し、ホイールフランジ117の接触面171の段差173の境界面が径方向外側の形状とすることが好ましい。これにより、外輪部102が熱等により膨張しても径方向内側にあるホイールフランジ117の突出部が外輪部材116の接触面151を押す形状となり、境界面で位置ずれが発生したり、空間が生じたりすることを抑制することができる。
 また、ホイール軸受50は、本実施形態のように、ロックナット113を外輪部材116の接触面151よりもスタッドボルト(ホイール)側に露出した形状とすることが好ましい。つまり、図8に示すように、回転軸Rに平行な方向において、ロックナット113のスタッドボルト(ホイール)側から遠い側の端面181が、外輪部材116の接触面151のスタッドボルト(ホイール)側の端面182よりもスタッドボルト(ホイール)側にあることが好ましい。これにより、ロックナット113を第1内輪部材111に螺合させる際に、ロックナット113の外周面が露出した形状とすることができる。これにより、ロックナット113をより簡単に第1内輪部材111に螺合させることができる。なお、本実施形態では、内輪部を第1内輪部材と第2内輪部材とを組み合わせた構造としたが、本発明はこれに限定されない。内輪部は、第2内輪部材を複数設けてもよい。内輪部材の数によらず、ロックナットで固定することで、内輪部材を所定位置に固定することができる。
 なお、ホイール軸受50は、第1内輪部材111に転動体103の保持器114aと多数の鋼球115aとで構成されるユニットを挿入した後、外輪部材116を挿入し、転動体103の保持器114bと多数の鋼球115bとで構成されるユニットを挿入し、第2内輪部材112を挿入し、ロックナット113と第1内輪部材111とを締結する。その後、外輪部材116とホイールフランジ117とを固定ボルト118で固定する。なお、ホイールフランジ117は、スタッドボルト104が挿入されている。その後、スタッドボルト104にホイールHwを挿入した後ナット106で螺合することで、ホイール軸受50を組み立て、ホイール軸受50にホイールHwを装着することができる。このように、ホイール軸受50は、ホイールHw側から順次部品を挿入していくことで、組み立てることができる。これにより、組み立てを簡単に行うことができ、取り外しも簡単に行うことができる。
 また、ホイール軸受50は、減速機構40と一体とした構成とすることで、具体的には、ホイールフランジ117と第3キャリア43とを一体化し、内輪部101と第3リングギア44とを一体化することで、小型化、軽量化することができる。次に、第1モータ11及び第2モータ12の角速度(回転速度)を検出する構造を説明する。
 第1磁気パターンリング11dと第2磁気パターンリング12dとは、第1モータ11と第2モータ12との間に介在するケーシングG1の仕切り壁G1Wを隔てて、互いに対向して配置される。すなわち、第1磁気パターンリング11dと第2磁気パターンリング12dとは、それぞれ仕切り壁G1Wに対向している。
 図19-1は、第1磁気パターンリング及び第2磁気パターンリングを示す斜視図である。図19-2は、図19-1のA-A断面図である。図19-3は、磁気検出器の配置を示す斜視図である。図19-1に示すように、第1磁気パターンリング11d及び第2磁気パターンリング12dは、円環状の部材であり、中央部に開口部MHを有する。開口部MHを、図6に示すサンギアシャフト14が貫通する。
 図1、図6に示す電動車両駆動装置10は、第1モータ11の第1ロータ11c及び第2モータ12の第2ロータ12cの径方向内側に第1遊星歯車機構20及び第2遊星歯車機構30が配置されている。このため、特に車輪H側のモータ(第2モータ12)については、回転角検出センサとして、小径のレゾルバを用いることは困難である。大径のレゾルバを用いると、質量が増加するため、好ましくない。
 図19-2に示すように、第1磁気パターンリング11d及び第2磁気パターンリング12dは、円環状の薄い金属板BMの表面に、薄い磁石層MPが形成されたものである。金属板BMは、例えば、アルミニウム合金や炭素鋼等である。磁石層MPは、例えば、磁粉が混合されたプラスチック又はゴム等の樹脂である。磁石層MPに磁気パターンが着磁されている。このような構造により、第1磁気パターンリング11d及び第2磁気パターンリング12dは、大径であっても、レゾルバと比較して大幅に軽量化することができる。
 図19-3に示す磁気検出器(磁気ピックアップセンサ)2は、第1磁気パターンリング11dと第2磁気パターンリング12dとに対して1個ずつ用意されて、ケーシングGの第1ケーシングG1の内側に取り付けられる。磁気検出器2は、第1ケーシングG1の仕切り壁G1Wの両側、かつ仕切り壁G1Wが有する貫通孔GHの外側に配置される。貫通孔GHは、図6に示すサンギアシャフト14が貫通する。このような構造により、それぞれの磁気検出器2は、第1磁気パターンリング11dと第2磁気パターンリング12dとに対向して配置される。図19-3は、一つの磁気検出器2のみ示されるが、仕切り壁G1Wの裏側に、もう一つの磁気検出器2が配置されている。
 それぞれの磁気検出器2は、第1磁気パターンリング11dと第2磁気パターンリング12dとの磁束を検出して、第1モータ11の第1ロータ11cと第2モータ12の第2ロータ12cとの絶対角度を算出する。例えば、第1磁気パターンリング11d及び第2磁気パターンリング12dは、磁束密度が正弦波状に変化するように着磁されている。第1磁気パターンリング11dと第2磁気パターンリング12dとは、1周での正弦波の周期数が、それぞれ、第1モータ11と第2モータ12との極対数と一致している。すなわち、1極対に対して正弦波パターンの1周期が対応している。
 磁気検出器2内には、例えば、2個のリニアホールセンサが設けられており、1周期の正弦波パターンに対して90度位相がずれた位置に、それぞれのリニアホールセンサが配置されている。2個のリニアホールセンサにより第1磁気パターンリング11d又は第2磁気パターンリング12dの磁束密度を検出し、演算することで、1周期の正弦波パターンにおける絶対角度を検出することができる。図1に示す制御装置1は、磁気検出器2が検出した第1モータ11の第1ロータ11c及び第2モータ12の第2ロータ12cの絶対角度(1極対における絶対電気角)に基づき、第1コイル11b及び第2コイル12bに流す電流を制御する。
 第1モータ11及び第2モータ12からの漏れ磁束による影響を低減するため、次のような手法を用いてもよい。第1磁気パターンリング11d及び第2磁気パターンリング12dには、連続した磁気パターンとは別に、矩形波状の磁束密度分布である着磁パターンを形成する。この矩形波状の着磁パターンの周期は十分に細かくなっている。また、磁気検出器2は、リニアホールセンサとは別に、矩形波状パターンの磁極方向を検出してパルスを出力する磁気センサを有する。
 まず、第1モータ11及び第2モータ12の非通電時(例えば、電動車両の始動時)に、磁気検出器2は、連続した磁気パターンによって第1ロータ11c及び第2ロータ12cの絶対角度を検出する。以後は、磁気検出器2は、矩形波状の着磁パターンから検出した第1ロータ11c及び第2ロータ12cの相対回転を積算することによって、第1ロータ11c及び第2ロータ12cの絶対角度を計算する。矩形波状の着磁パターンによる第1ロータ11c及び第2ロータ12cの相対角度の検出は、リニアホールセンサを用いた絶対角度の計測よりも磁気ノイズに対して信頼性が高い。このため、上述した手法を用いれば、磁気検出器2が、第1ロータ11c及び第2ロータ12cの絶対角度を検出する際の信頼性を向上させることができる。次に、電動車両駆動装置10を電動車両に用いた場合の制御を説明する。
 図20は、車両を走行させるモータに要求される回転力(トルク)と角速度(回転速度)との関係を示す図である。一般的に、モータの回転力(トルク)と角速度(回転速度)の関係は、一定の回転力の領域における上限回転速度と最高回転速度との比は、1:2程度である。また、最大の回転力と、最高回転速度における最大の回転力との比は、2:1程度である。これに対して、車両を走行させる場合、図20の実線で示す車両の走行特性曲線Caから、一定の回転力の領域における上限回転速度と最高回転速度との比は1:4程度である。また、車両を走行させる場合、最大の回転力と、最高回転速度における最大の回転力との比は、4:1程度である。
 したがって、モータで車両を走行させる場合、一段目の変速比と二段目の変速比との比率(段間差)が2程度の変速を行うことが好ましい。このようにすることで、モータのNT特性(回転速度と回転力との関係)の全領域で、過不足なく車両の走行特性曲線Caをカバーすることができ、必要最小限の出力を有するモータで、車両に必要な動力性能を確保できる。
 図20の点線で示すNT特性曲線CLは、電動車両駆動装置10の第1変速状態(ローギア)であり、一点鎖線で示すNT特性曲線CHは、電動車両駆動装置10の第2変速状態(ハイギア)である。このように、第1変速状態と第2変速状態とを用いることにより、車両の走行特性曲線Caを過不足なくカバーすることができる。二点鎖線で示すNT特性曲線Cbは、変速を行わないで車両の走行特性曲線Caをカバーしようとした場合に必要なNT特性を示している。一般に、モータは、一定の回転力の領域における上限回転速度と最高回転速度との比が1:2程度であるため、一つのモータで走行特性曲線Caをカバーする場合、モータにはNT特性曲線Cbのような特性が要求される。その結果、モータに過剰な性能が必要になり、無駄が多くなるとともにコスト及び質量の増加を招く。
 モータの効率に注目すると、モータの効率が高い領域は、最大回転力から最高回転速度に向かって推移する定出力領域(NT特性曲線CL又はNT特性曲線CHの曲線部分)の中間部分AL、AHにある。電動車両駆動装置10は、変速により、この中間部分AL、AHを積極的に活用して、効率を向上させることができる。変速を行わない場合、NT特性曲線Cbのようなモータが必要になるが、この場合、走行特性曲線Caにおいて使用頻度の低い領域(例えば、低速で高い回転力が必要な領域又は最高速に近い領域)でモータの効率が最も高くなってしまう。このため、モータを効率よく使用する観点からは、電動車両駆動装置10のように、減速比を変更して用いることが好ましい。
 電動車両駆動装置10で、第1モータ11と第2モータ12との両方が動作する場合、変速機構13の総合減速比R=(α+β-1)/(α-β-1)である。これは、第1変速状態のみであり、第2変速状態ではR=1である。αは、第2遊星歯車機構30の遊星比であり、βは、第1遊星歯車機構20の遊星比である。遊星比は、リングギアの歯数をサンギアの歯数で除した値である。したがって、第2遊星歯車機構30の遊星比αは、第2リングギア34の歯数/第2サンギア31の歯数であり、第1遊星歯車機構20の遊星比βは、第1リングギア24の歯数/第1サンギア21の歯数である。図1に示す電動車両駆動装置10で、段間差2を実現するためには、第2遊星歯車機構30の遊星比α(>1)を1.90以上2.10以下の範囲とし、第1遊星歯車機構20の遊星比β(>1)を2.80以上3.20以下の範囲とすることが好ましい。
 電動車両駆動装置10は、電動車両のばね下に配置されるので、できる限り軽量であることが好ましい。電動車両駆動装置10を軽量化するために、第1モータ11及び第2モータ12の巻き線(第1コイル11b及び第2コイル12b)にアルミニウム(アルミニウム合金を含む)を用いる手法がある。アルミニウムの比重は銅の比重の30%程度なので、第1モータ11及び第2モータ12の巻き線を銅からアルミニウムに置き換えると、巻き線の質量を70%低下させることができる。このため、第1モータ11、第2モータ12及び電動車両駆動装置10を軽量化することができる。しかし、アルミニウムの導電率は、一般に巻き線に用いられる銅の導電率の60%程度であるので、銅線を単にアルミニウム線に置き換えるのみでは、性能低下及び発熱量の増加を招くおそれがある。
 電動車両駆動装置10は、減速機構40を用いるとともに、変速機構13で減速比を変更する。このため、第1モータ11及び第2モータ12に必要とされる回転力が比較的小さくて済むので、第1モータ11及び第2モータ12に流れる電流も比較的小さくなる。このため、本実施形態において、第1モータ11の第1コイル11b及び第2モータ12の第2コイル12bに、銅線の代わりにアルミニウム線を用いたとしても、性能低下及び発熱量の増加はほとんど発生しない。したがって、本実施形態において、電動車両駆動装置10は、第1モータ11及び第2モータ12の巻き線(第1コイル11b及び第2コイル12b)にアルミニウム(アルミニウム合金を含む)を用いて軽量化を実現する。
 第1モータ11及び第2モータ12の巻き線にアルミニウムを用いる場合、銅クラッドアルミニウム線を用いることが好ましい。銅クラッドアルミニウム線は、アルミニウム線の外側に銅を一様に被覆し、銅とアルミニウムとの境界を強固に金属結合させたものである。銅クラッドアルミニウム線は、アルミニウム線と比較して、はんだ付けしやすく、端子との接続部の信頼性も高い。銅クラッドアルミニウムの比重は銅の比重の40%程度なので、第1モータ11及び第2モータ12の巻き線を銅からアルミニウムに置き換えると、巻き線の質量を60%低下させることができる。その結果、第1モータ11、第2モータ12及び電動車両駆動装置10を軽量化することができる。
 図21は、本実施形態の変形例に係る電動車両駆動装置の構成を示す説明図である。図21に示す電動車両駆動装置10aは、上述した実施形態の電動車両駆動装置10と変速機構の構成が異なる。次においては、電動車両駆動装置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10aは、変速機構13aを含む。変速機構13aは、第1モータ11と連結されて第1モータ11が出力した回転力が伝えられる(入力される)。また、変速機構13aは、第2モータ12と連結されて第2モータ12が出力した回転力が伝えられる(入力される)。そして、変速機構13aは、変速機構入出力軸15によって減速機構40と連結され、変速された回転力を減速機構40に伝える(出力する)。減速機構40は、電動車両駆動装置10が有するものと同様である。
 変速機構13aは、第1遊星歯車機構70と、第2遊星歯車機構80と、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。
 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。
 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。
 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69に一体で形成される。そして、サンギアシャフト69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。
 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、減速機構40の第3サンギア41(図1参照)と連結される。このような構造により、第1リングギア74が回転(自転)すると、減速機構40の第3サンギア41が回転する。クラッチ装置90は、図1に示す電動車両駆動装置10が有するクラッチ装置60と同様に、第2キャリア83の回転を規制できる。具体的には、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。電動車両駆動装置10aは、上述した電動車両駆動装置10と同様の原理により、電動車両駆動装置10が奏する効果と同様の効果を奏する。
 10、10a 電動車両駆動装置
 11、M1 第1モータ
 11a 第1ステータコア
 11b 第1コイル
 11c 第1ロータ
 11c1 第1ロータコア
 11c2 第1マグネット
 11d 第1磁気パターンリング
 11e 第1モータ出力軸
 12、M2 第2モータ
 12a 第2ステータコア
 12b 第2コイル
 12c 第2ロータ
 12c1 第2ロータコア
 12c2 第2マグネット
 12d 第2磁気パターンリング
 13、13a 変速機構
 14、69 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 減速機構(ファイナルギア)
 41 第3サンギア
 42 第4ピニオンギア
 43 第3キャリア
 44 第3リングギア
 45、46 軸受
 50 ホイール軸受(ハブベアリング)
 60、90 クラッチ装置
 101 内輪部
 102 外輪部
 103 転動体
 104 スタッドボルト
 106 ナット
 111 第1内輪部材
 112 第2内輪部材
 113 ロックナット
 114a、114b 保持器
 115a、115b 鋼球
 116 外輪部材
 117 ホイールフランジ
 118 固定ボルト
 131 歯溝
 132、142、154、155 凹面
 133、152、172、174 ボルト穴
 134 雄ねじ
 141 雌ねじ
 143、176 穴
 151、171 接触面
 151a、171a 外径側接触面
 151b、171b 内径側接触面
 153、173 段差
 161 本体
 162 フランジ
 163 円筒部
 175 凹部
 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 車輪
 Hw 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
 Rp4 第4ピニオン回転軸
 T1、T7、TA 第1回転力
 T2 合成回転力
 T3 循環回転力
 T4 第2分配回転力
 T5、T8、TB 第2回転力
 T6 第1分配回転力
 T9 合成回転力
 Z1、Z4、Z5、Z7 歯数

Claims (17)

  1.  ホイールおよび支持機構に連結し、回転軸を中心に回転可能な状態で前記支持機構に対して前記ホイールを支持するハブベアリングであって、
     前記支持機構に固定されている内輪部と、
     前記ホイールと連結される外輪部と、
     前記内輪部と前記外輪部との間に配置され、前記外輪部と前記内輪部とを回転軸を中心として相対的に回転可能に支持する転動体と、を含み、
     前記外輪部は、前記転動体と接触する外輪部材と、前記ホイールと連結するホイールフランジと、前記外輪部材を前記ホイールフランジに対して固定する固定機構と、を備え、
     前記内輪部は、前記支持機構に固定されている第1内輪部材と、前記第1内輪部材の外周面に挿入される第2内輪部材と、前記第1内輪部材の外周面の前記第2内輪部材よりも前記ホイール側に配置され、前記第1内輪部材に螺合されるロックナットと、を備え、
     前記ロックナットは、回転軸に平行な方向における前記ホイール側から遠い側の端面の位置が、前記外輪部材の前記ホイールフランジとの接触面よりも前記ホイール側であることを特徴とするハブベアリング。
  2.  ホイールおよび支持機構に連結し、回転軸を中心に回転可能な状態で前記支持機構に対して前記ホイールを支持するハブベアリングであって、
     前記支持機構に固定されている内輪部と、
     前記ホイールと連結される外輪部と、
     前記内輪部と前記外輪部との間に配置され、前記外輪部と前記内輪部とを回転軸を中心として相対的に回転可能に支持する転動体と、を含み、
     前記外輪部は、前記転動体と接触する外輪部材と、前記ホイールと連結するホイールフランジと、前記外輪部材を前記ホイールフランジに対して固定する固定機構と、を備え、
     前記ホイールフランジは、前記回転軸に平行な方向において前記外輪部材から離れる方向の端面が、前記回転軸の径方向において前記内輪部よりも前記回転軸側まで延在することを特徴とするハブベアリング。
  3.  前記固定機構は、軸部が前記回転軸と平行な方向に延在する固定ボルトであることを特徴とする請求項1または2に記載のハブベアリング。
  4.  前記ホイールフランジは、前記固定ボルトの頭部が収納されていることを特徴とする請求項3に記載のハブベアリング。
  5.  前記ホイールフランジは、前記外輪部材との接触面において前記外輪部材側に凸の突出部を有することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のハブベアリング。
  6.  前記ホイールフランジは、前記外輪部材よりも線膨張係数が高い材料で形成されており、
     前記突出部は、前記接触面の前記回転軸に直交する方向の端部よりも内側に形成されていることを特徴とする請求項5に記載のハブベアリング。
  7.  前記ホイールフランジと前記ホイールとを連結する複数の締結部材をさらに有し、
     前記ホイールフランジは、前記締結部材が挿入される複数の開口が形成されており、前記複数の開口のそれぞれの中心を円で結んだピッチ円直径が、前記転動体の前記回転軸に直交する径方向の中心を円で結んだピッチ円直径よりも小さいことを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載のハブベアリング。
  8.  前記締結部材は、前記回転軸に平行な方向に延在し、頭部が前記ホイールフランジの前記内輪部側の面に露出しているスタッドボルトであることを特徴とする請求項7に記載のハブベアリング。
  9.  請求項1から8のいずれか一項に記載のハブベアリングと、
     駆動源からの駆動力が伝達されるサンギアと、
     前記サンギアと噛合うピニオンギアと、を有し、
     前記ホイールフランジは、前記ピニオンギアを保持し、前記ピニオンギアとともに前記回転軸を中心として回転するキャリアであり、
     前記内輪部は、前記ピニオンギアと噛み合うリングギアであることを特徴とする減速機構。
  10.  請求項9に記載の減速機構と、
     前記減速機構のサンギアと連結し、前記サンギアを回転させる伝達機構と、
     前記伝達機構を回転させる駆動力を発生させるモータを少なくとも1つ備える駆動源と、を有することを特徴とするインホイールモータ。
  11.  前記駆動源は、第1モータと、第2モータと、を含み、
     前記伝達機構は、前記第1モータと連結される第1サンギアと、
     前記第1サンギアと噛み合う第1ピニオンギアと、
     前記第1ピニオンギアが自転できるように、かつ、前記第1ピニオンギアが前記第1サンギアを中心に公転できるように前記第1ピニオンギアを保持する第1キャリアと、
     前記第1キャリアの回転を規制できるクラッチ装置と、
     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、前記減速機構の前記サンギアと連結される第2リングギアと、を含むことを特徴とする請求項10に記載のインホイールモータ。
  12.  前記駆動源は、第1モータと、第2モータと、を含み、
     前記伝達機構は、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、前記減速機構の前記サンギアと連結される第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、
     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、
     を含むことを特徴とする請求項10に記載のインホイールモータ。
  13.  第1モータと、
     第2モータと、
     前記第1モータと連結される第1サンギアと、
     前記第1サンギアと噛み合う第1ピニオンギアと、
     前記第1ピニオンギアが自転できるように、かつ、前記第1ピニオンギアが前記第1サンギアを中心に公転できるように前記第1ピニオンギアを保持する第1キャリアと、
     前記第1キャリアの回転を規制できるクラッチ装置と、
     前記第1ピニオンギアと噛み合い、かつ、前記第2モータと連結される第1リングギアと、
     前記第1モータと連結される第2サンギアと、
     前記第2サンギアと噛み合う第2ピニオンギアと、
     前記第2ピニオンギアと噛み合う第3ピニオンギアと、
     前記第2ピニオンギア及び前記第3ピニオンギアがそれぞれ自転できるように、かつ、前記第2ピニオンギア及び前記第3ピニオンギアが前記第2サンギアを中心に公転できるように前記第2ピニオンギア及び前記第3ピニオンギアを保持するとともに、前記第1リングギアと連結される第2キャリアと、
     前記第3ピニオンギアと噛み合う第2リングギアと、
     前記第2リングギアと連結される第3サンギアと、
     前記第3サンギアと噛み合う第4ピニオンギアと、
     前記第4ピニオンギアが自転できるように、かつ、前記第4ピニオンギアが前記第3サンギアを中心に公転できるように前記第4ピニオンギアを保持するとともに、電動車両の車輪と連結される第3キャリアと、
     前記第4ピニオンギアと噛み合い、かつ、静止系に固定される第3リングギアと、
     を含むことを特徴とするインホイールモータ。
  14.  第1モータと、
     第2モータと、
     前記第1モータと連結される第1サンギアと、
     前記第1サンギアと噛み合う第1ピニオンギアと、
     前記第1ピニオンギアが自転できるように、かつ、前記第1ピニオンギアが前記第1サンギアを中心に公転できるように前記第1ピニオンギアを保持する第1キャリアと、
     前記第1ピニオンギアと噛み合う第1リングギアと、
     前記第1モータと連結される第2サンギアと、
     前記第2サンギアと噛み合う第2ピニオンギアと、
     前記第2ピニオンギアと噛み合う第3ピニオンギアと、
     前記第2ピニオンギア及び前記第3ピニオンギアがそれぞれ自転できるように、かつ、前記第2ピニオンギア及び前記第3ピニオンギアが前記第2サンギアを中心に公転できるように前記第2ピニオンギア及び前記第3ピニオンギアを保持する第2キャリアと、
     前記第2キャリアの回転を規制できるクラッチ装置と、
     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、
     前記第1リングギアと連結される第3サンギアと、
     前記第3サンギアと噛み合う第4ピニオンギアと、
     前記第4ピニオンギアが自転できるように、かつ、前記第4ピニオンギアが前記第3サンギアを中心に公転できるように前記第4ピニオンギアを保持するとともに、電動車両の車輪と連結される第3キャリアと、
     前記第4ピニオンギアと噛み合い、かつ、静止系に固定される第3リングギアと、
     を含むことを特徴とするインホイールモータ。
  15.  前記クラッチ装置は、
     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係合部材と、
     を含むワンウェイクラッチ装置である請求項11から14のいずれか一項に記載のインホイールモータ。
  16.  前記ワンウェイクラッチ装置は、
     前記第1モータが、前記インホイールモータが搭載される電動車両を前進させる向きに回転し、かつ前記第2モータが駆動されていない場合に係合する向きに配置される請求項15に記載のインホイールモータ。
  17.  前記クラッチ装置は、スプラグ式ワンウェイクラッチである請求項16に記載のインホイールモータ。
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