(57)【要約】【課題】動力の補助のために設けた電動機が高速域で却って車輪の回転抵抗となることが防止でき、かつ自動車固定部材の改造無しで車両に取り付けることが可能となる車両用動力装置および発電機付き車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】この車両用動力装置１は、車輪用軸受２と、ロータ１８およびステータ１９を有する電動機３とを備える。ロータ１８が内輪７に同軸心に支持される。内輪７に対しロータ１８を回転伝達の接続状態と遮断状態とに切替えるクラッチ２０を備える。車輪用軸受２における、ハブフランジ７ａａのアウトボード側面よりも軸方向に突出する部分を除く全体と、ロータ１８と、ステータ１９と、クラッチ２０と、ブレーキロータ１２における摩擦パッド１６ａに接触するディスク部１２ｂとが、ハブフランジ７ａａとナックル１４のアウトボード側面との軸方向範囲Ｌ１に設置された。【選択図】図１
2020128134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定輪およびこの固定輪に転動体を介して回転自在に支持された回転輪を有し、この回転輪に設けられたハブフランジに車両の車輪およびブレーキロータが取付けられる車輪用軸受と、
ロータと、前記固定輪に取付けられたステータを有する電動機と、を備えた車両用動力装置であって、
前記ロータが前記回転輪に同軸心に支持され、
前記回転輪に対し前記ロータを回転伝達の接続状態と遮断状態とに切替えるクラッチを備え、
前記車輪用軸受における、前記ハブフランジのアウトボード側面よりも軸方向に突出する部分を除く全体と、前記ロータと、前記ステータと、前記クラッチと、前記ブレーキロータにおける摩擦材に接触する被接触部とが、前記ハブフランジと前記車両における足回りフレーム部品のアウトボード側面との軸方向範囲に設置された車両用動力装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用動力装置において、ブレーキが、円筒部、およびこの円筒部のインボード側開口端から外径側に延びる前記被接触部であるディスク部を含む前記ブレーキロータと、前記ディスク部を挟み付ける前記摩擦材を有するブレーキキャリパとを備えるディスクブレーキであり、
前記固定輪にベース部材を介して前記ステータが取付けられ、且つ前記ベース部材に前記ロータが回転自在に支持されると共に、前記ロータと前記ブレーキロータとの間に前記クラッチが設置され、
前記ディスク部、前記ブレーキキャリパ、前記ステータ、前記ロータおよび前記クラッチが、前記ハブフランジと前記足回りフレーム部品のアウトボード側面との軸方向範囲に設置された車両用動力装置。
【請求項３】
請求項２に記載の車両用動力装置において、前記ディスク部、前記ブレーキキャリパ、前記ステータ、前記ロータおよび前記クラッチが、車軸周りの同心円上に配置された車両用動力装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の車両用動力装置において、前記ベース部材に、前記クラッチを作動させるアクチュエータが支持された車両用動力装置。
【請求項５】
請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の車両用動力装置において、前記固定輪と前記ベース部材とが同一材料から一体に構成された車両用動力装置。
【請求項６】
請求項１に記載の車両用動力装置において、前記固定輪にベース部材を介して前記ステータが取付けられ、且つ前記ベース部材に前記ロータが回転自在に支持され、
ブレーキが、円筒部、およびこの円筒部の内周側部分に設けられた円筒状のドラム部を含む前記ブレーキロータと、前記ベース部材に設置され前記ドラム部の周面に接触する前記摩擦材であるブレーキシューとを備えるドラムブレーキであり、
前記ドラム部、前記ブレーキシュー、前記ステータ、前記ロータおよび前記クラッチが、前記ハブフランジと前記足回りフレーム部品のアウトボード側面との軸方向範囲に設置された車両用動力装置。
【請求項７】
請求項６に記載の車両用動力装置において、前記ドラム部、前記ブレーキシュー、前記ステータ、前記ロータおよび前記クラッチが、車軸周りの同心円上に配置された車両用動力装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の車両用動力装置において、前記クラッチは、前記回転輪と共に回転する回転体に設けられた摩擦板と、この摩擦板に押し付けられることにより摩擦力を発生するクラッチ部材とを有する摩擦クラッチである車両用動力装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の車両用動力装置において、前記クラッチが多板クラッチである車両用動力装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の車両用動力装置において、前記クラッチは、前記車両が低速域のとき前記接続状態となり、前記車両が高速域のとき前記遮断状態となる逆遠心クラッチである車両用動力装置。
【請求項１１】
固定輪およびこの固定輪に転動体を介して回転自在に支持された回転輪を有し、この回転輪に設けられたハブフランジに車両の車輪およびブレーキロータが取付けられる車輪用軸受と、
ロータと、前記固定輪に取付けられたステータを有する発電機と、を備えた発電機付き車輪用軸受装置において、
前記ロータが前記回転輪に同軸心に支持され、
前記回転輪に対し前記ロータを回転伝達の接続状態と遮断状態とに切替えるクラッチを備え、
前記車輪用軸受における、前記ハブフランジのアウトボード側面よりも軸方向に突出する部分を除く全体と、前記ロータと、前記ステータと、前記クラッチと、前記ブレーキロータにおける摩擦材に接触する被接触部とが、前記ハブフランジと前記車両における足回りフレーム部品のアウトボード側面との軸方向範囲に設置された発電機付き車輪用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、前輪駆動または後輪駆動などの車両において、モータ、内燃機関、またはこれらを組合せたハイブリッド形式の主駆動源とは別に設けられて、車両性能を向上させる車両用動力装置および発電機付き車輪用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車輪内部にモータを組み込んだ車両用動力装置は、車輪を支持する車輪用軸受と、車輪の駆動および回生を行うモータとを備え、車両の駆動アシスト、減速時の回生、各輪のトルク制御による姿勢安定化など多くの利点がある。従来からの車両用動力装置においては、コンパクトサイズを維持しながら、モータ性能を発揮させるため、クラッチおよび減速機を搭載する提案がなされている（特許文献１，２）。
【０００３】
図１５は、従来の発電機能付き走行用モータを搭載した車両用動力装置の断面図である。
発電機能付き走行用モータを搭載した車両用動力装置は、ブレーキロータ６０の内周以内に収められる。自動車固定部材であるナックル６１に、車輪用軸受外輪６２、モータステータ固定部材６３を介して、モータステータコア６４が固定される。モータステータコア６４には、電流を流し磁力を発生させるためのモータ巻線コイル６５が巻かれている。
【０００４】
車輪用軸受フランジ６６にモータロータケース６７とモータロータ６８が取り付けられ、これらモータロータケース６７およびモータロータ６８がモータステータコア６４周りを回転する。この車輪用軸受６９と一体化されたモータ７０が車両走行状態に合わせて、駆動および回生を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１９０５６６号公報
【特許文献２】特許第５６９０１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の車両用動力装置では、モータ７０はブレーキロータ６０の内周以内に収納されるため、サイズが小さく、大出力、高トルクを得にくい。また、一般に低速から高速域まで一定出力のモータ７０を設計することは困難であり、高速域では出力が低下し、モータ７０は車輪の回転抵抗となる。モータ７０は回転数が上昇するにつれて、モータ７０に発生する逆起電圧が大きくなり、モータ７０を動作することが困難となる。つまり高速域では、モータ７０は動作できない状態で、モータ７０による引き摺りトルクである回転抵抗に逆らって車輪が回転することになる。
【０００７】
従来では、これらの欠点を克服するために、高トルク化を目指して減速機を導入する、または高速域の回転抵抗の低減を目指しクラッチによる高速域でのモータの切り離しなどを行っている。しかしながら、減速機またはクラッチの追加により車両用動力装置の車輪軸方向長さが長くなり、この車両用動力装置を自動車に搭載する際、ナックル６１の改造が必要となっている。
【０００８】
従来の車両用動力装置は、クラッチが車輪用軸受およびモータと、車輪軸方向に直列に接続されるため、車両用動力装置が車輪軸方向に延長され、ナックルの改造無しでは取り付けが困難であった。
【０００９】
この発明の目的は、動力の補助のために設けた電動機が高速域で却って車輪の回転抵抗となることが防止でき、かつ自動車固定部材の改造無しで車両に取り付けることが可能となる車両用動力装置を提供することである。
この発明の他の目的は、高速域において発電機に発生する逆起電圧が大きくなり、発電機による引き摺りトルクである回転抵抗に逆らって車輪が回転することを防止でき、かつ自動車固定部材の改造無しで車両に取り付けることが可能となる発電機付き車輪用軸受装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明の車両用動力装置は、固定輪およびこの固定輪に転動体を介して回転自在に支持された回転輪を有し、この回転輪に設けられたハブフランジに車両の車輪およびブレーキロータが取付けられる車輪用軸受と、
ロータと、前記固定輪に取付けられたステータを有する電動機と、を備えた車両用動力装置であって、
前記ロータが前記回転輪に同軸心に支持され、
前記回転輪に対し前記ロータを回転伝達の接続状態と遮断状態とに切替えるクラッチを備え、
前記車輪用軸受における、前記ハブフランジのアウトボード側面よりも軸方向に突出する部分を除く全体と、前記ロータと、前記ステータと、前記クラッチと、前記ブレーキロータにおける摩擦材に接触する被接触部とが、前記ハブフランジと前記車両における足回りフレーム部品のアウトボード側面との軸方向範囲に設置されたものである。
【００１１】
この構成によると、車両の走行状態等に応じて電動機を駆動させることで、車両の走行性能を向上させることができる。車両の低速運転時には、クラッチにより回転輪に対しロータを回転伝達の接続状態とすることで、電動機により車輪の駆動補助または回生を行う。逆に高速運転時は、クラッチにより回転輪に対しロータを遮断状態とすることで、電動機による回転抵抗を無くすことができる。
【００１２】
車輪用軸受の略全体と、ロータと、ステータと、クラッチと、ブレーキロータの被接触部とが、ハブフランジと、足回りフレーム部品のアウトボード側面との軸方向範囲に設置されたため、車両用動力装置を、自動車固定部材である足回りフレーム部品の改造無しで車両に搭載することができる。このように、車体を大きく改造することなく電動機およびクラッチ等を備えた車両用動力装置を車両に搭載することができ、自動車の燃費低下、車両動力性能の向上に寄与する。
【００１３】
ブレーキが、円筒部、およびこの円筒部のインボード側開口端から外径側に延びる前記被接触部であるディスク部を含む前記ブレーキロータと、前記ディスク部を挟み付ける前記摩擦材を有するブレーキキャリパとを備えるディスクブレーキであり、
前記固定輪にベース部材を介して前記ステータが取付けられ、且つ前記ベース部材に前記ロータが回転自在に支持されると共に、前記ロータと前記ブレーキロータとの間に前記クラッチが設置され、
前記ディスク部、前記ブレーキキャリパ、前記ステータ、前記ロータおよび前記クラッチが、前記ハブフランジと前記足回りフレーム部品のアウトボード側面との軸方向範囲に設置されたものであってもよい。
【００１４】
この構成によると、ディスクブレーキ式のブレーキを備えた車輪において、ベース部材にステータが取付けられ、且つベース部材にロータが回転自在に支持されると共にロータとブレーキロータとの間にクラッチが設置されたため、回転輪に対しロータを所望のタイミングで遮断状態にすることができる。またディスク部、ブレーキキャリパ、ステータ、ロータおよびクラッチが、ハブフランジと、足回りフレーム部品のアウトボード側面との軸方向範囲に設置されたため、車両用動力装置を、足回りフレーム部品の改造無しで車両に搭載することができる。
【００１５】
前記ディスク部、前記ブレーキキャリパ、前記ステータ、前記ロータおよび前記クラッチが、車軸周りの同心円上に配置されてもよい。この場合、前記構成部品同士が軸方向に干渉することがなく、電動機およびクラッチ等の設置によってブレーキキャリパの設置が妨げられることもない。
【００１６】
前記ベース部材に、前記クラッチを作動させるアクチュエータが支持されてもよい。この場合、電動機が支持されるベース部材を利用してアクチュエータを支持することができる。このアクチュエータにより車速等に応じてクラッチの接続・遮断を確実に切替えることができる。
【００１７】
前記固定輪と前記ベース部材とが同一材料から一体に構成されたものであってもよい。この場合、固定輪とベース部材とを、一体に、つまり複数の要素を結合したものではなく単一の材料から例えば機械加工または鍛造等による加工により成形することで、部品点数の低減を図り、構造を簡略化することができる。これにより組立工数の低減を図ることができる。
【００１８】
前記固定輪にベース部材を介して前記ステータが取付けられ、且つ前記ベース部材に前記ロータが回転自在に支持され、
ブレーキが、円筒部、およびこの円筒部の内周側部分に設けられた円筒状のドラム部を含む前記ブレーキロータと、前記ベース部材に設置され前記ドラム部の周面に接触する前記摩擦材であるブレーキシューとを備えるドラムブレーキであり、
前記ドラム部、前記ブレーキシュー、前記ステータ、前記ロータおよび前記クラッチが、前記ハブフランジと前記足回りフレーム部品のアウトボード側面との軸方向範囲に設置されたものであってもよい。
【００１９】
この構成によると、ドラムブレーキ式のブレーキを備えた車輪において、ドラム部、ブレーキシュー、ステータ、ロータおよびクラッチが、ハブフランジと、足回りフレーム部品のアウトボード側面との軸方向範囲に設置されたため、車両用動力装置を、足回りフレーム部品の改造無しで車両に搭載することができる。
【００２０】
前記ドラム部、前記ブレーキシュー、前記ステータ、前記ロータおよび前記クラッチが、車軸周りの同心円上に配置されてもよい。この場合、前記構成部品同士が軸方向に干渉することがなく、電動機およびクラッチ等の設置によってドラムブレーキの設置が妨げられることもない。
【００２１】
前記クラッチは、前記回転輪と共に回転する回転体に設けられた摩擦板と、この摩擦板に押し付けられることにより摩擦力を発生するクラッチ部材とを有する摩擦クラッチであってもよい。この場合、クラッチ部材が摩擦板に押し付けられることで発生する摩擦力により、回転輪に対しロータを回転伝達可能な接続状態とすることができる。逆にクラッチ部材が摩擦板から離れることで、遮断状態に切替えることができる。
【００２２】
前記クラッチが多板クラッチであってもよい。この場合、摩擦力が増大し、より大きな伝達トルクが得られる。
【００２３】
前記クラッチは、前記車両が低速域のとき前記接続状態となり、前記車両が高速域のとき前記遮断状態となる逆遠心クラッチであってもよい。この場合、回転速度に応じて自動的に接続状態と遮断状態とが切り替わるため、アクチュエータなど外部からクラッチを操作する機構を必要としない。よって、構造を簡単化できコスト低減を図れる。
【００２４】
この発明の発電機付き車輪用軸受装置は、固定輪およびこの固定輪に転動体を介して回転自在に支持された回転輪を有し、この回転輪に設けられたハブフランジに車両の車輪およびブレーキロータが取付けられる車輪用軸受と、
ロータと、前記固定輪に取付けられたステータを有する発電機と、を備えた発電機付き車輪用軸受装置において、
前記ロータが前記回転輪に同軸心に支持され、
前記回転輪に対し前記ロータを回転伝達の接続状態と遮断状態とに切替えるクラッチを備え、
前記車輪用軸受における、前記ハブフランジのアウトボード側面よりも軸方向に突出する部分を除く全体と、前記ロータと、前記ステータと、前記クラッチと、前記ブレーキロータにおける摩擦材に接触する被接触部とが、前記ハブフランジと前記車両における足回りフレーム部品のアウトボード側面との軸方向範囲に設置されたものである。
【００２５】
この構成によると、車両の走行状態等に応じて発電機を駆動させることで、車両の走行性能を向上させることができる。車両の低速運転時には、クラッチにより回転輪に対しロータを回転伝達の接続状態とすることで、発電機により回生を行う。発電機の回転数が上昇するにつれて、発電機に発生する逆起電圧が大きくなり、発電機を動作することが困難となる。つまり高速域では、発電機は動作できない状態で、発電機による引き摺りトルクである回転抵抗に逆らって車輪が回転することになる。そこで、発電機動作ができないのであれば、回転抵抗だけでも無くすことが有効な手段となる。高速域において、クラッチにより回転輪に対しロータを遮断状態とすることで、発電機による回転抵抗を無くすことができる。
【００２６】
特に、車輪用軸受の略全体と、ロータと、ステータと、クラッチと、ブレーキロータの被接触部とが、ハブフランジと、足回りフレーム部品のアウトボード側面との軸方向範囲に設置されたため、発電機付き車輪用軸受装置を、自動車固定部材である足回りフレーム部品の改造無しで車両に搭載することができる。このように、車体を大きく改造することなく発電機およびクラッチ等を備えた発電機付き車輪用軸受装置を車両に搭載することができ、自動車の燃費低下に寄与する。
【発明の効果】
【００２７】
この発明の車両用動力装置は、固定輪およびこの固定輪に転動体を介して回転自在に支持された回転輪を有し、この回転輪に設けられたハブフランジに車両の車輪およびブレーキロータが取付けられる車輪用軸受と、ロータと、前記固定輪に取付けられたステータを有する電動機と、を備えた車両用動力装置であって、前記ロータが前記回転輪に同軸心に支持され、前記回転輪に対し前記ロータを回転伝達の接続状態と遮断状態とに切替えるクラッチを備え、前記車輪用軸受における、前記ハブフランジのアウトボード側面よりも軸方向に突出する部分を除く全体と、前記ロータと、前記ステータと、前記クラッチと、前記ブレーキロータにおける摩擦材に接触する被接触部とが、前記ハブフランジと前記車両における足回りフレーム部品のアウトボード側面との軸方向範囲に設置された。このため、動力の補助のために設けた電動機が高速域で却って車輪の回転抵抗となることが防止でき、かつ自動車固定部材の改造無しで車両に取り付けることが可能となる。
【００２８】
この発明の発電機付き車輪用軸受装置は、固定輪およびこの固定輪に転動体を介して回転自在に支持された回転輪を有し、この回転輪に設けられたハブフランジに車両の車輪およびブレーキロータが取付けられる車輪用軸受と、ロータと、前記固定輪に取付けられたステータを有する発電機と、を備えた発電機付き車輪用軸受装置において、前記ロータが前記回転輪に同軸心に支持され、前記回転輪に対し前記ロータを回転伝達の接続状態と遮断状態とに切替えるクラッチを備え、前記車輪用軸受における、前記ハブフランジのアウトボード側面よりも軸方向に突出する部分を除く全体と、前記ロータと、前記ステータと、前記クラッチと、前記ブレーキロータにおける摩擦材に接触する被接触部とが、前記ハブフランジと前記車両における足回りフレーム部品のアウトボード側面との軸方向範囲に設置された。このため、高速域において発電機に発生する逆起電圧が大きくなり、発電機による引き摺りトルクである回転抵抗に逆らって車輪が回転することを防止でき、かつ自動車固定部材の改造無しで車両に取り付けることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る車両用動力装置およびその周辺の構成を示す断面図である。
【図２】同車両用動力装置等をインボード側から見た側面図である。
【図３】同車両用動力装置の要部の部分拡大断面図である。
【図４】この発明の他の実施形態に係る車両用動力装置等の断面図である。
【図５】同車両用動力装置等をインボード側から見た側面図である。
【図６】同車両用動力装置の要部の部分拡大断面図である。
【図７】この発明のさらに他の実施形態に係る車両用動力装置等の断面図である。
【図８】同車両用動力装置等をインボード側から見た側面図である。
【図９】この発明のさらに他の実施形態に係る車両用動力装置等の断面図である。
【図１０】同車両用動力装置等をインボード側から見た側面図である。
【図１１】この発明のさらに他の実施形態に係る車両用動力装置等の断面図である。
【図１２】いずれかの車両用動力装置を用いた車両用システムの概念構成を示すブロック図である。
【図１３】同車両用システムを搭載した車両の一例となる電源系統図である。
【図１４】同車両用動力装置を用いた他の車両用システムの概念の説明図である。
【図１５】従来の車両用動力装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
［第１の実施形態］
この発明の実施形態に係る車両用動力装置を図１ないし図３と共に説明する。
図１に示すように、この車両用動力装置１は、車輪用軸受２と、電動機３と、アクチュエータ付クラッチ４とを備える。
【００３１】
＜車輪用軸受２について＞
車輪用軸受２は、固定輪である外輪５と、複列の転動体６と、回転輪である内輪７とを有する。外輪５に複列の転動体６を介して内輪７が回転自在に支持されている。外輪５と内輪７との間の軸受空間には、グリースが封入されている。内輪７は、ハブ輪７ａと、このハブ輪７ａのインボード側の外周面に嵌合された部分内輪７ｂとを有する。ハブ輪７ａは、外輪５よりも軸方向のアウトボード側に突出した箇所にハブフランジ７ａａを有する。
【００３２】
ハブフランジ７ａａのアウトボード側面には、車輪１０のホイール１１とブレーキロータ１２と後述する外側ロータケース１３とが軸方向に重なった状態で、ハブボルトＨｂにより取り付けられている。ホイール１１の外周に図示外のタイヤが取付けられている。
なおこの明細書において、車両用動力装置１が車両に搭載された状態で車両の車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両の車幅方向の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。
【００３３】
＜ブレーキ１７について＞
図１は、図２のI-I線断面図である。図１および図２に示すように、ブレーキ１７は、ディスク式のブレーキロータ１２と、ブレーキキャリパ１６とを備えるディスクブレーキである。ブレーキロータ１２は、円筒部１２ａと、被接触部であるディスク部１２ｂとを有する。円筒部１２ａは、平板状部１２ａａと、外周部１２ａｂとを有する。平板状部１２ａａは、ハブフランジ７ａａに外側ロータケース１３を介して重なる環状で且つ平板状の部材である。外周部１２ａｂは、平板状部１２ａａの外周縁部からインボード側に円筒状に延びる。ディスク部１２ｂは、外周部１２ａｂのインボード側開口端から外径側に延びる。
【００３４】
ブレーキキャリパ１６は、ディスク部１２ｂを挟み付ける摩擦材である摩擦パッド１６ａを有する。ブレーキキャリパ１６は、車両における足回りフレーム部品であるナックル１４に取付けられている。ブレーキキャリパ１６は、油圧式および機械式のいずれであってもよく、また電動モータ式であってもよい。
【００３５】
＜電動機３について＞
図１および図３に示すように、電動機３は、車輪１０の回転で発電を行い、給電されることによって車輪１０を回転駆動可能な走行補助用の電動発電機である。電動機３は、外側ロータケース１３と、内側ロータケース１５と、ロータ１８と、ステータ１９とを有する。外側ロータケース１３は、ハブフランジ７ａａに取付けられ、内側ロータケース１５、ロータ１８およびステータ１９等を覆う。電動機３は、ロータ１８がステータ１９の半径方向外方に位置するアウターロータ型である。また電動機３のロータ１８が回転輪である内輪７にクラッチ２０等を介して取付けられたダイレクトドライブ形式である。外側ロータケース１３、内側ロータケース１５、ロータ１８およびステータ１９は、ブレーキロータ１２の円筒部１２ａよりも小径である。
【００３６】
電動機３は、アウターロータ型のＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）同期モータ（もしくはＩＰＭＳＭ(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)と標記）である。もしくはＳＰＭ（Surface Permanent Magnet）同期モータでもよい。その他、電動機３は、スイッチトリラクタンスモータ(Switched reluctance motor；略称：ＳＲモータ)、インダクションモータ（Induction Motor；略称：ＩＭ）等各種形式が採用できる。各モータ形式において、ステータ１９の巻き線形式として分布巻、集中巻の各形式が採用できる。
【００３７】
外側ロータケース１３は、有底円筒状であり、平板状で且つ環状のケース底部１３ａと、このケース底部１３ａの外周縁部からインボード側に円筒状に延びるケース円筒状部１３ｂとを有する。これらケース底部１３ａと、ケース円筒状部１３ｂとは一体もしくは別体で形成されている。ケース底部１３ａは、ブレーキロータ１２の平板状部１２ａａと、ハブフランジ７ａａとの間に挟まれる。
【００３８】
ステータ１９は、外輪５の外周面に、ベース部材であるステータ固定部材２１を介して固定されている。ステータ固定部材２１は、軸方向に互いに分割されたインボード側の第１の分割構造体２１ａと、アウトボード側の第２の分割構造体２１ｂとを有する。第１の分割構造体２１ａは、ナックル１４に固定され、且つ、外輪５の外周面におけるインボード側部分に嵌合固定される。第１の分割構造体２１ａのアウトボード側の外周面には、半径方向外方に突出する車体取付フランジ２１ａａが設けられている。この車体取りフランジ２１ａａがナックル１４にボルトにより締結される。第２の分割構造体２１ｂは、外輪５の外周面におけるアウトボード側部分に嵌合固定される。
【００３９】
第１の分割構造体２１ａの内周面に、半径方向外方に凹む環状凹みが形成され、外輪５の外周面におけるインボード側部分に、前記環状凹みが圧入嵌合されている。第１の分割構造体２１ａにおける、前記環状凹みの一部を成す段差部に、外輪５のインボード側端面が当接する。また第２の分割構造体２１ｂの内周面に、半径方向外方に凹む環状凹みが形成され、外輪５の外周面におけるアウトボード側部分に、前記環状凹みが圧入嵌合されている。第２の分割構造体２１ｂにおける、前記環状凹みの一部を成す段差部に、外輪５のアウトボード側端面が当接する。つまり外輪５の両端面を第１，第２の分割構造体２１ａ，２１ｂで挟み込む。
【００４０】
さらに第１，第２の分割構造体２１ａ，２１ｂは、軸方向の端面同士が突合せ状に接触するように配置される。第１，第２の分割構造体２１ａ，２１ｂの外周面に、ステータ１９のステータコア１９ａが固定される。ステータ１９は、前記ステータコア１９ａと、電流を流し磁力を発生させるための巻線コイル１９ｂとを有する。ステータコア１９ａは、例えば、電磁鋼板、圧粉磁心、またはアモルファス合金等から構成される。巻線コイル１９ｂは、ステータコア１９ａの各ティースに巻回されている。
【００４１】
第１の分割構造体２１ａには、転がり軸受２２を介して、内側ロータケース１５が回転自在に支持されている。具体的には、第１の分割構造体２１ａの車体取付フランジ２１ａａのアウトボード側端面に、軸方向に突出する略円筒状の軸受支持部材２３が固定されている。軸受支持部材２３は、車輪用軸受内輪７に同軸心に配置されている。この軸受支持部材２３の外周面に半径方向内方に凹む環状凹みが形成され、この環状凹みに、転がり軸受２２の内輪が嵌合固定されている。転がり軸受２２は、固定輪である内輪と、回転輪である外輪と、内外輪間に介在される転動体とを有する。転がり軸受２２として、この例では深溝玉軸受が適用される。
【００４２】
転がり軸受２２の外輪の外周面および一端面に、内側ロータケース１５が支持されている。内側ロータケース１５は、例えば、軟磁性材料から成り、内輪７と同軸心の略円筒形状である。内側ロータケース１５のインボード側の内周面には、半径方向外方に凹む環状凹み、およびこの環状凹みに繋がり内輪端面に対し軸方向隙間を隔てて形成された環状の逃がし部が形成されている。転がり軸受２２の外輪の外周面に、内側ロータケース１５の前記環状凹みが嵌合固定され、内側ロータケース１５は車輪用軸受内輪７に同軸心に配置される。内側ロータケース１５の内周面に、円周方向複数の永久磁石から成るロータ１８が設けられている。このロータ１８も車輪用軸受内輪７に同軸心に配置される。
【００４３】
＜クラッチ２０等について＞
アクチュエータ付クラッチ４は、クラッチ２０と、このクラッチ２０を駆動するアクチュエータ２４とを有する。クラッチ２０は、内輪７に対しロータ１８を回転伝達可能な接続状態と遮断状態とに切替えるものである。外側ロータケース１３のケース円筒状部１３ｂの内周面と、内側ロータケース１５の外周面との間に、クラッチ２０が設置される。クラッチ２０は、摩擦板２５，２６と、クラッチ部材２７とを有する摩擦クラッチである。
【００４４】
外側および内側ロータケース１３，１５は車輪用軸受内輪７と共に回転する回転体であり、この回転体である外側ロータケース１３、内側ロータケース１５に、それぞれ摩擦板２５，２６が設けられている。つまり、外側ロータケース１３のケース円筒状部１３ｂの内周面には、円環状で、且つ、その内周がアウトボード側に向かうに従って小径となるテーパ形状の摩擦板２５が固定されている。内側ロータケース１５の外周面には、円環状で、且つ、その外周がアウトボード側に向かうに従って大径となるテーパ形状の摩擦板２６が固定されている。また摩擦板２５，２６は互いに径方向に対向するように配置されている。
【００４５】
クラッチ部材２７は、直動のアクチュエータ２４の駆動により摩擦板２５，２６に押し付けられることにより摩擦力を発生する。クラッチ部材２７は、アウトボード側に向かうに従って小径となる断面円錐状となるリング形状である。またクラッチ部材２７の円錐の勾配と、テーパ形状の摩擦板２５，２６の勾配とは一致するように設定されている。クラッチ部材２７は、アクチュエータ２４に転がり軸受２８を介して回転自在に支持されている。
【００４６】
車体取付フランジ２１ａａのインボード側面に、複数のアクチュエータ２４のアクチュエータ本体が取り付けられている。車体取付フランジ２１ａａには、アクチュエータ２４のアクチュエータ本体から突出するロッド部が挿通される挿通孔が形成され、各ロッド部の先端に、環状の軸受支持部材２９が設けられている。軸受支持部材２９は、車輪用軸受内輪７に同軸心に配置されている。この軸受支持部材２９の外周面に半径方向内方に凹む環状凹みが形成され、この環状凹みに、転がり軸受２８の内輪が嵌合固定されている。
【００４７】
転がり軸受２８は、固定輪である内輪と、回転輪である外輪と、内外輪間に介在される転動体とを有する。転がり軸受２８として、この例では深溝玉軸受が適用される。転がり軸受２８の外輪の外周面および一端面に、クラッチ部材２７が支持されている。クラッチ部材２７の基端部には、転がり軸受２８の外輪の外周面が嵌合固定される被嵌合部が設けられている。複数のアクチュエータ２４が同期して駆動されることで、クラッチ部材２７の円錐形状部分がテーパ形状の摩擦板２５，２６の対向する周面に押し付けられることにより摩擦力を発生する。
【００４８】
これにより、外側ロータケース１３と内側ロータケース１５とが接続される（クラッチ２０の接続状態）。例えば、自動車の低速運転時にクラッチ２０を接続状態とすることで、電動機３により車輪１０の駆動補助または回生を行う。逆に、各アクチュエータ２４により、クラッチ部材２７の円錐形状部分を摩擦板２５，２６の対向する周面から離すと、外側ロータケース１３と内側ロータケース１５とが切り離される（クラッチ２０の遮断状態）。例えば、自動車の高速運転時にクラッチ２０を遮断状態とすることで、電動機３による回転抵抗を無くす。
【００４９】
車輪用軸受２、ステータ１９、ロータ１８、クラッチ２０、ディスク部１２ｂおよびブレーキキャリパ１６が、車輪軸の軸方向に略同じ位置（車軸周り）の同心円上に配置されている。また、車輪用軸受２における、ハブフランジ７ａａのアウトボード側面よりも軸方向に突出する部分を除く全体と、ステータ１９と、ロータ１８と、クラッチ２０と、ディスク部１２ｂおよびブレーキキャリパ１６が、ハブフランジ７ａａのアウトボード側面と、ナックル１４のアウトボード側面との軸方向範囲Ｌ１に設置されている。またブレーキロータ１２の円筒部１２ａよりも半径方向内方に、外側ロータケース１３、クラッチ２０、内側ロータケース１５、ロータ１８およびステータ１９等が配置されている。
【００５０】
＜シール構造等について＞
外側ロータケース１３のインボード側の内周面と、車体取付フランジ２１ａａの外周面との間には、クラッチ２０、電動機３および車輪用軸受２内部への水および異物の侵入を防ぐシール部材ＳＬが配置されている。
【００５１】
＜回転検出器３１について＞
この車両用動力装置１には、回転検出器３１が設けられている。この回転検出器３１は、低速運転時にクラッチ２０を繋げて走行補助用の電動機３の回転を制御し、高速運転時にクラッチ２０を遮断するために、外輪５に対する内輪７の回転角度または回転速度を検出する。回転検出器３１は、被検出部保持部材等に取付けられた被検出部３１ａと、この被検出部３１ａを検出するセンサ部３１ｂとを有する。ステータ固定部材２１のインボード側の内周面に、センサ固定部材３２を介してセンサ部３１ｂが固定されている。この回転検出器３１として例えばレゾルバが適用される。なお回転検出器３１としては、レゾルバに限定されるものではなく、例えば、エンコーダ、パルサーリングあるいはホールセンサなど形式を問わず採用可能である。
【００５２】
＜作用効果＞
以上説明した車両用動力装置１によれば、車両の走行状態等に応じて電動機３を駆動させることで、車両の走行性能を向上させることができる。車両のＥＣＵ等は、回転検出器３１からの検出信号により低速運転時と判断すると、クラッチ２０により内輪７に対しロータ１８を回転伝達の接続状態とすることで、電動機３により車輪１０の駆動補助または回生を行う。逆に高速運転時は、クラッチ２０により内輪７に対しロータ１８を遮断状態とすることで、電動機３により回転抵抗を無くすことができる。
【００５３】
車輪用軸受２における、ハブフランジ７ａａのアウトボード側面よりも軸方向に突出する部分を除く全体と、ステータ１９と、ロータ１８と、クラッチ２０と、ディスク部１２ｂおよびブレーキキャリパ１６が、ハブフランジ７ａａのアウトボード側面と、ナックル１４のアウトボード側面との軸方向範囲Ｌ１に設置されたため、車両用動力装置１を、ナックル１４の改造無しで車両に搭載することができる。このように、車体を大きく改造することなく電動機３およびクラッチ２０等を備えた車両用動力装置１を車両に搭載することができ、自動車の燃費低下、車両動力性能の向上に寄与する。
【００５４】
ディスク部１２ｂ、ブレーキキャリパ１６、ステータ１９、ロータ１８およびクラッチ２０が、車軸周りの同心円上に配置されたため、これら構成部品同士が軸方向に干渉することがなく、電動機３およびクラッチ２０等の設置によってブレーキキャリパ１６の設置が妨げられることもない。
【００５５】
＜他の実施形態について＞
以下の説明においては、各実施の形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００５６】
図４は、図５のIV-IV線断面図である。図４〜図６に示すように、クラッチが多板クラッチ２０Ａであってもよい。この多板クラッチ２０Ａは、第１，第２の摩擦板３３，３４と、直動案内部１５ａと、クラッチ部材２７Ａとを有する。第１の摩擦板３３は、ケース円筒状部１３ｂの内周面に軸方向一定間隔置きに複数設けられ、各第１の摩擦板３３は、それぞれ軸方向に垂直な環状板に形成されている。第２の環状板３４は、クラッチ部材２７Ａに一体に付設され、且つ、軸方向一定間隔置きに複数設けられている。各第２の環状板３４は、軸方向に隣り合う第１の摩擦板３３，３３間に配置されている。
【００５７】
クラッチ部材２７Ａは、円筒部２７Ａａと、立板部２７Ａｂと、被案内部２７Ａｃとを有する。円筒部２７Ａａは、転がり軸受２８の外輪の外周面に嵌合固定された円筒状の部分であり、立板部２７Ａｂは、円筒部２７Ａａのアウトボード側端から内径側に延びる円板状に形成されている。被案内部２７Ａｃは、立板部２７Ａｂの内径側端部からアウトボード側に延びる略円筒状であり、内側ロータケース１５の外周面に設けられた直動案内部１５ａに沿って、軸方向に移動自在に支持されている。直動案内部１５ａの外周面と、被案内部２７Ａｃの内周面とは、例えば、スプラインによって軸方向に互いに移動自在であるが周方向には相対移動不能に連結されている。
【００５８】
この構成によると、複数のアクチュエータ２４が同期して駆動されることで、被案内部２７Ａｃが直動案内部１５ａに沿って移動し、第２の摩擦板３４が第１の摩擦板３３に押し付けられることにより摩擦力を発生する。これにより、外側ロータケース１３と内側ロータケース１５とが接続される（クラッチの接続状態）。逆に、各アクチュエータ２４により、被案内部２７Ａｃを軸方向逆向きに移動させることで、第２の摩擦板３４が第１の摩擦板３３から離隔する。これにより、外側ロータケース１３と内側ロータケース１５とが切り離される（クラッチの遮断状態）。
特に、クラッチが多板クラッチ２０Ａである場合、摩擦力が増大し、より大きな伝達トルクが得られる。
【００５９】
図７は、図８のVII-VII線断面図である。図７および図８に示すように、クラッチとして、逆遠心クラッチ２０Ｂを用いてもよい。この逆遠心クラッチ２０Ｂは、車両が低速域つまり車輪１０の低速回転時に接続状態となり、車両が高速域つまり車輪１０の高速回転時に遮断状態となる遠心クラッチである。逆遠心クラッチ２０Ｂは、外側ロータケース１３の内周面に設けられた圧縮コイルばね等から成るばね２０Ｂａと、このばね２０Ｂａの先端部に設けられた錘２０Ｂｂとを有する。
【００６０】
車輪の低速回転時に錘２０Ｂｂがばね２０Ｂａの押圧力により内側ロータケース１５に接続されることで、逆遠心クラッチ２０Ｂが接続状態となる。高速回転時に錘２０Ｂｂに発生する遠心力により、ばね２０Ｂａの押圧力に抗して錘２０Ｂｂが半径方向外方に移動することで、逆遠心クラッチ２０Ｂが遮断状態となる。このように回転速度に応じて自動的に接続状態と遮断状態とが切り替わるため、アクチュエータなど外部からクラッチを操作する機構を必要としない。よって、構造を簡単化できコスト低減を図れる。
【００６１】
図９は、図１０のIX-IX線断面図である。図９および図１０に示すように、ドラムブレーキ式のブレーキを備えた車輪１０に車両用動力装置１が設けられてもよい。車輪用軸受２およびステータコア１９ａを固定するベース部材ＢＰが、ナックル１４に取り付けられる。ベース部材ＢＰに設置された軸受ＢＲ１，ＢＲ１により、ロータケース１５Ａおよびロータ１８が回転自在に支持されている。これにより、ロータケース１５Ａおよびロータ１８はステータコア１９ａ周りを回転する。
【００６２】
一方、ホイール１１と接合されたブレーキロータ１２の外周側縁部には、インボード側に延びる円筒部１２Ａが形成されている。この円筒部１２Ａの半径方向外方にクラッチ２０Ｂが設置され、円筒部１２Ａとロータケース１５Ａとの間の接続および切り離しを行う。車輪１０の低速回転時に錘２０Ｂｂがばね２０Ｂａの押圧力により円筒部１２Ａに接続されることで、クラッチ２０Ｂが接続状態となる。車輪１０の高速回転時に錘２０Ｂｂに発生する遠心力により、ばね２０Ｂａの押圧力に抗して錘２０Ｂｂが半径方向外方に移動することで、クラッチ２０Ｂが遮断状態となる。
【００６３】
ブレーキロータ１２は、ステータコア１９ａより内径側に円筒状のドラム部Ｄｍを有し、ベース部材ＢＰに設置されたブレーキシューＢｓとの間でドラムブレーキを構成する。ドラム部Ｄｍの内周面に、摩擦材であるブレーキシューＢｓが接触することで、制動力が発生する。
【００６４】
車輪用軸受２、ドラム部Ｄｍ、ブレーキシューＢｓ、ステータ１９、ロータ１８およびクラッチ２０Ｂが、車輪軸の軸方向に略同じ位置（車軸周り）の同心円上に配置されている。また、車輪用軸受２における、ハブフランジ７ａａのアウトボード側面よりも軸方向に突出する部分を除く全体と、ドラム部Ｄｍと、ブレーキシューＢｓと、ステータ１９と、ロータ１８およびクラッチ２０Ｂが、ハブフランジ７ａａのアウトボード側面と、ナックル１４のアウトボード側面との軸方向範囲Ｌ１に設置されている。このため、ドラムブレーキ式のブレーキを備えた車輪１０においても、車両用動力装置１を、ナックル１４の改造無しで搭載することができる。またブレーキ機構を、ディスクブレーキ式のブレーキよりも内径側に構成できることで電動機３を外周側に設置できることから、電動機３の直径寸法を大径化し得る。よって電動機出力を増大することができる。
【００６５】
図１１に示すように、外輪５と、ステータ固定部材２１の第１の分割構造体２１ａとが、同一材料から一体に構成されてもよい。この場合、外輪５と第１の分割構造体２１ａとを、一体に、つまり複数の要素を結合したものではなく単一の材料から例えば機械加工または鍛造等による加工により成形することで、部品点数の低減を図り、構造を簡略化することができる。これにより組立工数の低減を図ることができる。
【００６６】
＜車両用システムについて＞
図１２は、いずれかの車両用動力装置１を用いた車両用システムの概念構成を示すブロック図である。
この車両用システムにおいて、車両用動力装置１は、主駆動源と機械的に非連結である従動輪１０Ｂを持つ車両３０において、従動輪１０Ｂに対して搭載される。車両用動力装置１における車輪用軸受２（図１）は、従動輪１０Ｂを支持する軸受である。
【００６７】
主駆動源３５は、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジン等の内燃機関、または電動発電機（電動モータ）、または両者を組み合わせたハイブリッド型の駆動源である。前記「電動発電機」は、回転付与による発電が可能な電動モータと称す。図示の例では、車両３０は、前輪が駆動輪１０Ａ、後輪が従動輪１０Ｂとなる前輪駆動車であって、主駆動源３５が内燃機関３５ａと駆動輪側の電動発電機３５ｂとを有するハイブッリド車（以下、「ＨＥＶ」と称することがある）である。
【００６８】
具体的には、駆動輪側の電動発電機３５ｂが４８Ｖ等の中電圧で駆動されるマイルドハイブリッド形式である。ハイブリッドはストロングハイブリッドとマイルドハイブリッドとに大別されるが、マイルドハイブリッドは、主要駆動源が内燃機関であって、発進時や加速時等にモータで走行の補助を主に行う形式を言い、ＥＶ（電気自動車）モードでは通常の走行を暫くは行えても長時間行うことができないことでストロングハイブリッドと区別される。同図の例の内燃機関３５ａは、クラッチ３６および減速機３７を介して駆動輪１０Ａのドライブシャフトに接続され、減速機３７に駆動輪側の電動発電機３５ｂが接続されている。
【００６９】
この車両用システムは、従動輪１０Ｂの回転駆動を行う走行補助用の電動発電機である電動機３と、この電動機３の制御を行う個別制御手段３９と、上位ＥＣＵ４０に設けられて前記個別制御手段３９に駆動および回生の制御を行わせる指令を出力する個別電動発電機指令手段４５とを備える。電動機３は、蓄電手段に接続されている。この蓄電手段は、バッテリー（蓄電池）またはキャパシタ、コンデンサ等を用いることができ、その形式や車両３０への搭載位置は問わないが、この実施形態では、車両３０に搭載された低電圧バッテリー５０および中電圧バッテリー４９のうちの中電圧バッテリー４９とされている。
【００７０】
従動輪用の電動機３は、変速機を用いないダイレクトドライブモータである。電動機３は、電力を供給することで電動機として作用し、また車両３０の運動エネルギーを電力に変換する発電機としても作用する。
電動機３は、ハブ輪である内輪７（図１）にロータ１８（図１）が取付けられているため、電動機３に電流を印加すると内輪７（図１）が回転駆動され、逆に電力回生時には誘起電圧を負荷することで回生電力が得られる。
【００７１】
＜車両３０の制御系について＞
上位ＥＣＵ４０は、車両３０の統合制御を行う手段であり、トルク指令生成手段４３を備える。このトルク指令生成手段４３は、アクセルペダル等のアクセル操作手段５６およびブレーキペダル等のブレーキ操作手段５７からそれぞれ入力される操作量の信号に従ってトルク指令を生成する。この車両３０は、主駆動源３５として内燃機関３５ａおよび駆動輪側の電動発電機３５ｂを備え、また二つの従動輪１０Ｂ，１０Ｂをそれぞれ駆動する二つの電動機３，３を備えるため、前記トルク指令を各駆動源３５ａ，３５ｂ，３，３に定められた規則によって分配するトルク指令分配手段４４が上位ＥＣＵ４０に設けられている。
【００７２】
内燃機関３５ａに対するトルク指令は内燃機関制御手段４７に伝達され、内燃機関制御手段４７によるバルブ開度制御等に用いられる。駆動輪側の発電電動機３５ｂに対するトルク指令は、駆動輪側電動発電機制御手段４８に伝達されて実行される。従動輪側の電動機３，３に対するトルク指令は、個別制御手段３９，３９に伝達される。前記トルク指令分配手段４４のうち、個別制御手段３９，３９へ出力する部分を個別電動発電機指令手段４５と称している。この個別電動発電機指令手段４５は、ブレーキ操作手段５７の操作量の信号に対して、電動機３が回生制動により制動を分担する制動力の指令となるトルク指令を個別制御手段３９へ与える機能も備える。
【００７３】
個別制御手段３９はインバータ装置であり、中電圧バッテリー４９の直流電力を三相の交流電圧に変換するインバータ４１と、前記トルク指令等によりインバータ４１の出力をＰＷＭ制御等で制御する制御部４２とを有する。インバータ４１は、半導体スイッチング素子等によるブリッジ回路（図示せず）と、電動機３の回生電力を中電圧バッテリー４９に充電する充電回路（図示せず）とを備える。なお個別制御手段３９は、二つの電動機３，３に対して個別に設けられるが、一つの筐体内に収められ、制御部４２を両個別制御手段３９，３９で共有する構成であってもよい。
【００７４】
図１３は、図１２に示した車両用システムを搭載した車両の一例となる電源系統図である。同図の例では、バッテリーとして低電圧バッテリー５０と中電圧バッテリー４９とが設けられ、両バッテリー４９，５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１を介して接続されている。電動機３は二つあるが、代表して一つで図示している。図１２の駆動輪側の電動発電機３５ｂは、図１３では図示を省略しているが、従動輪側の電動機３と並列に中電力系統に接続されている。低電圧系統には低電圧負荷５２が接続され、中電圧系統には中電圧負荷５３が接続される。低電圧負荷５２および中電圧負荷５３は、それぞれ複数あるが、代表して一つで示している。
【００７５】
低電圧バッテリー５０は、制御系等の電源として各種の自動車一般に用いられているバッテリーであり、例えば１２Ｖまたは２４Ｖとされる。低電圧負荷５２としては、内燃機関３５ａのスタータモータ、灯火類、上位ＥＣＵ４０およびその他のＥＣＵ（図示せず）等の基幹部品がある。低電圧バッテリー５０は電装補機類用補助バッテリーと称し、中電圧バッテリー４９は電動システム用補助バッテリー等と称しても良い。
【００７６】
中電圧バッテリー４９は、低電圧バッテリー５０よりも電圧が高く、かつストロングハイブリッド車等に用いられる高圧バッテリー（１００Ｖ以上、例えば２００〜４００Ｖ程度）よりも低く、かつ作業時に感電による人体への影響が問題とならない程度の電圧であり、近年マイルドハイブリッドに用いられている４８Ｖバッテリーが好ましい。４８Ｖバッテリー等の中電圧バッテリー４９は、従来の内燃機関を搭載した車両に比較的容易に搭載することができ、マイルドハイブリッドとして電力による動力アシストや回生により、燃費低減することができる。
【００７７】
前記４８Ｖ系統の中電圧負荷５３は前記アクセサリー部品であり、前記駆動輪側の電動機３である動力アシストモータ、電動ポンプ、電動パワーステアリング、スーパーチャージャ、およびエアーコンプレッサなどである。アクセサリーによる負荷を４８Ｖ系統で構成することで、高電圧（１００Ｖ以上のストロングハイブリッド車など）よりも動力アシストの出力が低くなるものの、乗員やメンテナンス作業者への感電の危険性を低くすることができる。電線の絶縁被膜を薄くすることができるので、電線の重量や体積を減らすことができる。また、１２Ｖよりも小さな電流量で大きな電力量を入出力することができるため、電動機または発電機の体積を小さくすることができる。これらのことから、車両の燃費低減効果に寄与する。
【００７８】
この車両用システムは、こうしたマイルドハイブリッド車のアクセサリー部品に好適であり、動力アシストおよび電力回生部品として適用される。なお、従来よりマイルドハイブリッド車において、ＣＭＧ、ＧＭＧ、ベルト駆動式スタータモータ（いずれも図示せず）などが採用されることがあるが、これらはいずれも、内燃機関または動力装置に対して動力アシストまたは回生するため、伝達装置および減速機などの効率の影響を受ける。
【００７９】
これに対してこの実施形態の車両用システムは従動輪１０Ｂに対して搭載されるため、内燃機関３５ａおよび電動モータ（図示せず）等の主駆動源とは切り離されており、電力回生の際には車体の運動エネルギーを直接利用することができる。また、ＣＭＧ、ＧＭＧ、ベルト駆動式スタータモータなどを搭載する際には、車両３０の設計段階から考慮して組み込む必要があり、後付けすることが難しいが、従動輪１０Ｂ内に収まるこの車両用システムの電動機３は、完成車であっても部品交換と同等の工数で取り付けることができ、内燃機関３５ａのみの完成車に対しても４８Ｖのシステムを構成することができる。この実施形態の車両用システムを搭載した車両に、図１２の例のように別の補助駆動用の電動発電機３５ｂが搭載されていても構わない。その際は車両３０に対する動力アシスト量や回生電力量を増加させることができ、さらに燃費低減に寄与する。
【００８０】
図１４は、いずれかの実施形態に係る車両用動力装置１を、前輪である駆動輪１０Ａおよび後輪である従動輪１０Ｂにそれぞれ適用した例を示す。駆動輪１０Ａは内燃機関からなる主駆動源３５により、クラッチ３６および減速機７を介して駆動される。この前輪駆動車において、各駆動輪１０Ａおよび従動輪１０Ｂの支持および補助駆動に、車両用動力装置１が設置されている。このように車両用動力装置１を、従動輪１０Ｂだけでなく、駆動輪１０Ａにも適用し得る。
【００８１】
図１２に示す車両用システムは、発電を行う機能を有するが、給電による回転駆動をしないシステムとしてもよい。この車両用システムには、モータを兼用しない発電機３と、車輪用軸受２とを備える発電機付き車輪用軸受装置が搭載される。この発電機付き車輪用軸受装置は、いずれかの実施形態の車両用動力装置に対し、電動機を除き同一構成である。
【００８２】
この場合、車両の低速運転時に、発電機３が発電した回生電力を中電圧バッテリー４９に蓄えることにより、制動力を発生させることができる。機械式のブレーキ操作手段５７と併用や使い分けで、制動性能も向上させることができる。逆に、発電機３の回転数が上昇するにつれて、発電機３に発生する逆起電圧が大きくなり、発電機３を動作することが困難となる。つまり高速域では、発電機３は動作できない状態で、発電機３による引き摺りトルクである回転抵抗に逆らって従動輪１０Ｂが回転することになる。そこで、発電機動作ができないのであれば、回転抵抗だけでも無くすことが有効な手段となる。高速域において、クラッチにより回転輪に対しロータを遮断状態とすることで、発電機３による回転抵抗を無くすことができる。高速域において充電可能な回生電力よりも発電機３による回転抵抗のデメリットが大きくなるか否かは、例えば、試験またはシミュレーションにより判断し得る。
【００８３】
このように発電を行う機能に限定した場合、個別制御手段３９はインバータ装置ではなく、AC/DCコンバータ装置（図示せず）として構成することができる。前記AC/DCコンバータ装置は、３相交流電圧を直流電圧に変換し平滑化することで、発電機３の回生電力を中電圧バッテリー４９に充電する機能を備え、インバータと比較すると制御方法が容易であり、小型化が可能となる。
【００８４】
以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８５】
１…車両用動力装置、２…車輪用軸受、３…電動機（発電機）、５…外輪（固定輪）、６…転動体、７…内輪（回転輪）、７ａａ…ハブフランジ、１０…車輪、１２…ブレーキロータ、１２Ａ…円筒部、１２ｂ…ディスク部（被接触部）、１４…ナックル（足回りフレーム部品）、１６…ブレーキキャリパ、１６ａ…摩擦パッド（摩擦材）、１８…ロータ、１９…ステータ、２０，２０Ａ，２０Ｂ…クラッチ、２１…ステータ固定部材（ベース部材）、２４…アクチュエータ、２５，２６…摩擦板、２７…クラッチ部材、ＢＰ…ベース部材、Ｂｓ…ブレーキシュー、Ｄｍ…ドラム部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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