(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の左右前輪間、または、左右後輪間、あるいは、左右前輪間及び左右後輪間に設けられ、電動機と遊星歯車減速機構とを有する車両用左右輪独立駆動装置において、
前記電動機を、ステータと、該ステータの内側に配置したインナーロータと、前記ステータの外側に配置したアウターロータとを同軸上に設けた同軸三層モータとし、
前記遊星歯車減速機構を、前記インナーロータを入力とし第１ドライブシャフトを出力とする第１遊星歯車減速機構と、前記アウターロータを入力とし第２ドライブシャフトを出力とする第２遊星歯車減速機構とにより構成し、かつ、第１遊星歯車減速機構の減速比を第２遊星歯車減速機構の減速比よりも大きな減速比に設定したことを特徴とする車両用左右輪独立駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載された車両用左右輪独立駆動装置において、
前記第１遊星歯車減速機構と第２遊星歯車減速機構を、それぞれサンギヤとピニオンキャリアとリングギヤとを有する単純遊星歯車とし、
前記サンギヤをロータ出力軸に連結し、前記リングギヤを減速機ケースに固定し、前記ピニオンキャリアをドライブシャフトを介して車輪に連結したことを特徴とする車両用左右輪独立駆動装置。
【請求項３】
請求項１に記載された車両用左右輪独立駆動装置において、
前記第１遊星歯車減速機構を、サンギヤに噛み合う大径ピニオンとリングギヤに噛み合う小径ピニオンを一体にした段付きピニオンを有する複合遊星歯車機構とし、
前記第２遊星歯車減速機構を、サンギヤとピニオンキャリアとリングギヤとを有する単純遊星歯車とし、
前記サンギヤをロータ出力軸に連結し、前記リングギヤを減速機ケースに固定し、前記ピニオンキャリアをドライブシャフトを介して車輪に連結したことを特徴とする車両用左右輪独立駆動装置。
【請求項４】
請求項１に記載された車両用左右輪独立駆動装置において、
前記第１遊星歯車減速機構と第２遊星歯車減速機構を、それぞれサンギヤに噛み合う大径ピニオンとリングギヤに噛み合う小径ピニオンを一体にした段付きピニオンを有する複合遊星歯車機構とし、
前記サンギヤをロータ出力軸に連結し、前記リングギヤを減速機ケースに固定し、前記ピニオンキャリアをドライブシャフトを介して車輪に連結したことを特徴とする車両用左右輪独立駆動装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載された車両用左右輪独立駆動装置において、
前記第１遊星歯車減速機構の第１リングギヤ歯数と、第２遊星歯車減速機構の第２リングギヤ歯数と、の両歯数差を３以上となるように設定したことを特徴とする車両用左右輪独立駆動装置。
【請求項６】
請求項１に記載された車両用左右輪独立駆動装置において、
前記第１遊星歯車減速機構を、サンギヤ及び第１リングギヤに噛み合う大径ピニオンと第２リングギヤに噛み合う小径ピニオンを一体にした段付きピニオンを有する複合遊星歯車機構とし、
前記サンギヤをインナーロータ出力軸に連結し、前記第１リングギヤを減速機ケースに固定し、前記第２リングギヤを第１ドライブシャフトを介して車輪に連結したことを特徴とする車両用左右輪独立駆動装置。
【請求項７】
請求項１に記載された車両用左右輪独立駆動装置において、
前記第２遊星歯車減速機構を、サンギヤに噛み合う大径ピニオンとリングギヤに噛み合う小径ピニオンを一体にした段付きピニオンを有する複合遊星歯車機構とし、
前記サンギヤをアウターロータ出力軸に連結し、ピニオンキャリアをケースに固定し、前記リングギヤを第２ドライブシャフトを介して車輪に連結したことを特徴とする車両用左右輪独立駆動装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７の何れか１項に記載された車両用左右輪独立駆動装置において、
前記第１遊星歯車減速機構と第２遊星歯車減速機構の固定要素を、減速機ケースに対して断接するブレーキ機構を設けたことを特徴とする車両用左右輪独立駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車や燃料電池車等に適用される車両用左右輪独立駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用左右輪独立駆動装置としては、第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素との３個の回転要素を有する一対の差動装置をそれぞれ左右両輪に配置し、両差動装置の第１回転要素に各々連結される一対の電動機を設け、両差動装置の第２回転要素を各々左右の車輪に連結すると共に、両差動装置の第３回転要素同士を連結し、第３回転要素の回転を拘束するブレーキ手段を設けたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−７９３４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の車両用左右輪独立駆動装置にあっては、２つの電動機を白湯雨両輪のそれぞれに設置し、さらに、各電動機のモータ軸を各差動装置の軸と平行に設けているため、２つの電動機を差動装置軸を挟んで車両前方位置と車両後方位置に配置した場合には、装置が前後方向に大きくなるし、また、２つの電動機を差動装置軸を挟んで車両上方位置と車両下方位置に配置した場合には、装置が上下方向に大きくなるというように、車載時に必要スペースが大きくなりコンパクト性に欠ける。加えて、平行軸歯車と遊星歯車を左右輪のそれぞれについて２組有するため、ギヤノイズ発生源が多くなり、静粛性が悪化するという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、必要スペースが小さい高い車載性と、振動騒音の発生を抑制した高い静粛性と、を併せて達成することができる車両用左右輪独立駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明では、車両の左右前輪間、または、左右後輪間、あるいは、左右前輪間及び左右後輪間に設けられ、電動機と遊星歯車減速機構とを有する車両用左右輪独立駆動装置において、
前記電動機を、ステータと、該ステータの内側に配置したインナーロータと、前記ステータの外側に配置したアウターロータとを同軸上に設けた同軸三層モータとし、
前記遊星歯車減速機構を、前記インナーロータを入力とし第１ドライブシャフトを出力とする第１遊星歯車減速機構と、前記アウターロータを入力とし第２ドライブシャフトを出力とする第２遊星歯車減速機構とにより構成し、かつ、第１遊星歯車減速機構の減速比を第２遊星歯車減速機構の減速比よりも大きな減速比に設定した。
【発明の効果】
【０００６】
よって、本発明の車両用左右輪独立駆動装置にあっては、第１遊星歯車減速機構の減速比を第２遊星歯車減速機構の減速比よりも大きな減速比に設定することで、高回転低トルクというインナーロータの出力特性と、低回転高トルクというアウターロータの出力特性に対応した第１遊星歯車減速機構と第２遊星歯車減速機構となる。そして、２つの独立したモータ機能を持ちながらも外観上は１つのモータである同軸三層モータを採用することで、同軸三層モータと両遊星歯車減速機構と両ドライブシャフトを同軸上にコンパクトに配置でき、必要スペースが小さい高い車載性を達成することができる。併せて、従来技術のように２組の平行軸歯車を用いることがないので、ギヤノイズ発生源が少なく、振動騒音の発生を抑制した高い静粛性を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の車両用左右輪独立駆動装置を実現する最良の実施の形態を、図面に示す実施例１〜実施例６に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
まず、構成を説明する。
図１は実施例１の車両用左右輪独立駆動装置が適用された燃料電池車を示す全体システム図である。実施例１の車両用左右輪独立駆動装置は、図１に示すように、車両の左右前輪２７Ｆ，３７Ｆ間及び左右後輪２７Ｒ，３７Ｒ間にそれぞれ設けられ、同軸三層モータ１０Ｆ，１０Ｒ（電動機）と、第１遊星歯車減速機構２０Ｆ，２０Ｒと、第２遊星歯車減速機構３０Ｆ，３０Ｒと、第１ドライブシャフト２６Ｆ，２６Ｒと、第２ドライブシャフト３６Ｆ，３６Ｒと、を有する。
【０００９】
前記同軸三層モータ１０Ｆ，１０Ｒにモータ駆動電流を印加する燃料電池システムは、図１に示すように、メタノール燃料タンク１に貯留されている燃料のメタノールをメタノール改質器２で水と反応させて水素を取り出す。この水素を燃料電池３で酸素と反応させて発電し、直流を交流に変換するインバータ４を介して同軸三層モータ１０Ｆ，１０Ｒを駆動する。前記燃料電池３は、燃料ガス及び空気を加圧して燃料電池３内に供給する加圧型であるため、加圧空気を作り出すコンプレッサ５を備えている。そして、前記インバータ４は、モータ駆動制御のためのパワーコントロールユニット６からの指令に応じて動作する。また、燃料電池３の始動性の悪さを補うためにリチウムイオン２次電池７を搭載している。なお、点線で囲まれた部分の前記メタノール改質器２と前記燃料電池３と前記コンプレッサ５により燃料電池パワーユニット８が構成されている。
【００１０】
図２は実施例１の車両用左右輪独立駆動装置を示す断面図である。なお、左右前輪２７Ｆ，３７Ｆ間及び左右後輪２７Ｒ，３７Ｒ間に設けられた車両用左右輪独立駆動装置は同じものであるため、前後輪を示すＦ，Ｒを省略して以下説明する。
【００１１】
前記同軸三層モータ１０は、外観的には１つのモータであるが２つのモータジェネレータ機能を有する。この複軸多層モータＭは、モータケース１５に固定され、コイルを巻いた固定電機子としてのステータ１１と、該ステータ１１の内側に配置し、永久磁石を埋設したインナーロータ１２と、前記ステータ１１の外側に配置し、永久磁石を埋設したアウターロータ１３と、を同軸上に三層配置することで構成されている。
【００１２】
前記インナーロータ１２には、永久磁石が軸方向に複数本埋設されている。例えば、永久磁石を軸方向に１２本埋設し、２本を対として同じ極性を示し３極対としている。
【００１３】
前記アウターロータ１３には、インナーロータ１２と同様に、永久磁石が軸方向に複数本埋設されている。例えば、永久磁石を軸方向に１２本埋設し、１本づつ極性を異ならせることで６極対としている。
【００１４】
前記ステータ１１は、積層鋼鈑にコイルが巻き付けられたコイル付きステータティースが円周上に複数配列されている。例えば、コイル数を１８とし、６相コイルを３回繰り返しながら円周上に配列している。このコイルには、３相交流と６相交流を複合させた複合電流が印加され、この複合電流により、３相駆動の前記インナーロータ１２と６相駆動の前記アウターロータ１３とを独立に駆動制御できるようにしている。
【００１５】
前記第１遊星歯車減速機構２０は、前記インナーロータ１２を入力とし第１ドライブシャフト２６を出力とする。この第１遊星歯車減速機構２０としては、サンギヤ２１と、該サンギヤ２１に噛み合うピニオン２２を支持するピニオンキャリア２３と、前記サンギヤ２１に噛み合うリングギヤ２４とを有する単純遊星歯車を採用している。そして、前記サンギヤ２１をインナーロータ出力軸に連結し、前記リングギヤ２４を減速機ケース２５に固定し、前記ピニオンキャリア２３を第１ドライブシャフト２６を介して車輪２７に連結している。
【００１６】
前記第２遊星歯車減速機構３０は、前記アウターロータ１３を入力とし第２ドライブシャフト３６を出力とする。この第２遊星歯車減速機構３０としては、第１遊星歯車減速機構２０と同様に、サンギヤ３１と、該サンギヤ３１に噛み合うピニオン３２を支持するピニオンキャリア３３と、前記サンギヤ３１に噛み合うリングギヤ３４とを有する単純遊星歯車を採用している。そして、前記サンギヤ３１をアウターロータ出力軸に連結し、前記リングギヤ３４を減速機ケース３５に固定し、前記ピニオンキャリア３３を第２ドライブシャフト３６を介して車輪３７に連結している。
【００１７】
前記第１遊星歯車減速機構２０の減速比i20と第２遊星歯車減速機構３０の減速比i30は、サンギヤ２１，３１の歯数をZ21,Z31とし、リングギヤ２４，３４の歯数をZ24,Z34としたとき、
i20＝（１＋λ20）/λ20      λ20＝Z21/Z24                      …(1)
i30＝（１＋λ30）/λ30      λ30＝Z31/Z34                      …(2)
で与えられる。
【００１８】
そこで、サンギヤ２１，３１の歯数関係をZ21<Z31とし、リングギヤ２４，３４の歯数をZ24>Z34とすることで、第１遊星歯車減速機構２０の減速比i20を第２遊星歯車減速機構３０の減速比i30よりも大きな減速比に設定している。
【００１９】
また、前記第１遊星歯車減速機構２０のリングギヤ歯数Z24と、前記第２遊星歯車減速機構３０のリングギヤ歯数Z34と、の両歯数差｜Z24−Z34｜を３以上となるように設定している。
【００２０】
次に、作用を説明する。
【００２１】
［駆動トルク均等性］
同軸三層モータ１０は、外観的には１つのモータであるが２つのモータジェネレータ機能を有するメリットがある反面、高回転低トルクというインナーロータの出力特性と、低回転高トルクというアウターロータの出力特性を示す。
【００２２】
よって、左右の車輪への遊星歯車減速機構の減速比を同じにした場合には、２つの出力特性の差が大きく影響し、例えば、直進走行時で左右の車輪を同じ回転数になるようにモータ制御した場合、インナーロータに接続される車輪への伝達駆動トルクが低く、アウターロータに接続される車輪の伝達駆動トルクが高いというように、左右の駆動トルクに差が生じてしまう。
【００２３】
これに対し、実施例１では、第１遊星歯車減速機構２０の減速比i20を第２遊星歯車減速機構３０の減速比i30よりも大きな減速比に設定したことで、インナーロータ１２に接続される車輪への伝達駆動トルクは、高回転特性を利用した第１遊星歯車減速機構２０での大減速により、大きなトルク幅でのトルク上昇となり、アウターロータ１３に接続される車輪の伝達駆動トルクは、第２遊星歯車減速機構３０での小減速により、小さなトルク幅でのトルク上昇となる。
【００２４】
この結果、左右の駆動トルク差が是正され、インナーロータに接続される車輪への伝達駆動トルクと、アウターロータに接続される車輪の伝達駆動トルクと、の均等性が確保される。
【００２５】
［コンパクト性］
従来技術の場合、動力源として、２つのモータを使用したものであるため、一対の差動装置の周りに２つのモータが突出して配置されるレイアウトになり、車両に搭載する上でレイアウト自由度が低い上に、車室スペース等を狭くしてしまう。
【００２６】
これに対し、実施例１では、２つの独立したモータ機能を持ちながらも外観上は１つのモータである同軸三層モータを採用しているため、図１及び図２に示すように、同軸三層モータ１０と両遊星歯車減速機構２０，３０と両ドライブシャフト２６，３６を同軸上にコンパクトに配置でき、必要スペースが小さく高いレイアウト自由度を持つと共に、車室スペースや他の機器類のスペースを十分に確保できるというように、高い車載性を達成することができる。
【００２７】
［静粛性］
従来技術の場合、動力源として、一対の差動装置に対する２つのモータからの駆動入力をを２組の平行軸歯車を用いて行うものであるため、ギヤノイズ発生源として、遊星歯車により構成される差動装置と、２組の平行軸歯車とが存在することになり、ギヤノイズ発生源が多い分、高い静粛性を達成することが困難であるし、高い静粛性を達成しようとするためには、防音カバーで覆ったり、高い振動減衰性を持つパワーユニットマウントを採用せざるを得ず、コンパクト性を損なうと共に、部品点数の増大によりコスト的に不利になるという問題があった。
【００２８】
これに対し、実施例１では、従来技術のように２組の平行軸歯車を用いることがないので、ギヤノイズ発生源は両遊星歯車減速機構２０，３０のみとなり、ギヤノイズ発生源が少なく、振動騒音の発生を抑制した高い静粛性を達成することができる。
【００２９】
なお、遊星歯車では、サンギヤ歯数、リングギヤ歯数及びピニオンの個数の選定からギヤノイズを低減する方法が多数公知となっておりそれらを適用することでギヤノイズの低減も図ることができる。
【００３０】
さらに、実施例１では、第１遊星歯車減速機構２０のリングギヤ歯数Z24と、前記第２遊星歯車減速機構３０のリングギヤ歯数Z34と、の両歯数差（Z24−Z34）を３以上となるように設定しているため、起振力の増幅やうなり現象の発生を防止することができる。
【００３１】
すなわち、通常の直進走行時、左右の車輪２７，３７は同じ回転数で回転する。したがって、各遊星歯車減速機構２０，３０の出力軸であるキャリア２３，３３も同じ回転でリングギヤ２４，３４の周りを回転する。よって、リングギヤ２４，３４の歯数をZ24，Z34とすると、ギヤノイズの次数は出力軸回転のZ24次とZ34次となる。今、Z24＝Z34とすると両遊星歯車減速機構２０，３０からのギヤノイズは同じ次数となり、起振力が２倍になってしまう。また、その差が１あるいは２の場合には回転の１次あるいは２次のうなり現象を生じる場合がある。実施例１のように、リングギヤ２４，３４の歯数Z24，Z34の差を３以上とすることで、起振力の増幅やうなり現象の発生を防止することができ静粛性が向上する。
【００３２】
次に、効果を説明する。
実施例１の車両用左右輪独立駆動装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００３３】
(1) 車両の左右前輪２７Ｆ，３７Ｆ間及び左右後輪２７Ｒ，３７Ｒ間に設けられ、電動機と遊星歯車減速機構とを有する車両用左右輪独立駆動装置において、前記電動機を、同軸上にインナーロータ１２とアウターロータ１３とステータ１１を配置した同軸三層モータ１０とし、前記遊星歯車減速機構を、前記インナーロータ１２を入力とし第１ドライブシャフト２６を出力とする第１遊星歯車減速機構２０と、前記アウターロータ１３を入力とし第２ドライブシャフト３６を出力とする第２遊星歯車減速機構３０とにより構成し、かつ、第１遊星歯車減速機構２０の減速比i20を第２遊星歯車減速機構３０の減速比i30よりも大きな減速比に設定したため、必要スペースが小さい高い車載性と、振動騒音の発生を抑制した高い静粛性と、を併せて達成することができる。
【００３４】
(2) 第１遊星歯車減速機構２０と第２遊星歯車減速機構３０を、それぞれサンギヤ２１，３１とピニオンキャリア２３，３３とリングギヤ２４，３４とを有する単純遊星歯車とし、前記サンギヤ２１，３１をロータ出力軸に連結し、前記リングギヤ２４，３４を減速機ケース２５，３５に固定し、前記ピニオンキャリア２３，３３をドライブシャフト２６，３６を介して車輪２７，３７に連結したため、単純遊星歯車としては減速比を最も大きく取れ、高回転低トルクというインナーロータ１２の出力特性と、低回転高トルクというアウターロータ１３の出力特性に対応した第１遊星歯車減速機構２０の減速比i20と第２遊星歯車減速機構３０の減速比i30とを容易に設定することができる。
【００３５】
(3) 第１遊星歯車減速機構２０のリングギヤ歯数Z24と、前記第２遊星歯車減速機構３０のリングギヤ歯数Z34と、の両歯数差（Z24−Z34）を３以上となるように設定したため、両遊星歯車両減速機構２０，３０から発生する起振力の増幅やギヤノイズのうなり現象を抑制することで、さらに静粛性を向上させることができる。
【実施例２】
【００３６】
実施例２は、第１遊星歯車減速機構２０を複合遊星歯車機構とした点で実施例１とは異なる例である。
【００３７】
すなわち、図３に示すように、第１遊星歯車減速機構２０を、サンギヤ２１に噛み合う大径ピニオン２２Ｌとリングギヤ２４に噛み合う小径ピニオン２２Ｓを一体にした段付きピニオン２２を有する複合遊星歯車機構としている。第２遊星歯車減速機構３０は、実施例１と同様に、サンギヤ３１とピニオンキャリア３３とリングギヤ３４とを有する単純遊星歯車とし、前記サンギヤ２１，３１をロータ出力軸に連結し、前記リングギヤ２４，３４を減速機ケース２５，３５に固定し、前記ピニオンキャリア２３，３３をドライブシャフト２６，３６を介して車輪２７，３７に連結している。なお、他の構成は実施例１と同様であるので、図面に同一符号を付して説明を省略する。
【００３８】
次に、実施例２の作用を説明すると、前記段付ピニオン２２を有する第１遊星歯車減速機構２０の減速比i20は、サンギヤ２１の歯数をZ21，リングギヤ２４の歯数をZ24，大径ピニオン２２Ｌの歯数をZ22L，小径ピニオン２２Ｓの歯数をZ22Sとすると、
i20＝１＋i0          i0＝（Z22L・Z24）/（Z22S・Z21）    …(3)
で与えられる。この(3)式より、実施例２の第１遊星歯車減速機構２０は、実施例１の第１遊星歯車減速機構２０に比べて、さらに大きな減速比をコンパクトな構成で得ることができる。
【００３９】
次に、効果を説明する。
実施例２の車両用左右輪独立駆動装置にあっては、実施例１の(1),(3)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００４０】
(4) 第１遊星歯車減速機構２０を、サンギヤ２１に噛み合う大径ピニオン２２Ｌとリングギヤ２４に噛み合う小径ピニオン２２Ｓを一体にした段付きピニオン２２を有する複合遊星歯車機構とし、第２遊星歯車減速機構３０を、サンギヤ３１とピニオンキャリア３３とリングギヤ３４とを有する単純遊星歯車とし、前記サンギヤ２１，３１をロータ出力軸に連結し、前記リングギヤ２４，３４を減速機ケース２５，３５に固定し、前記ピニオンキャリア２３，３３をドライブシャフト２６，３６を介して車輪２７，３７に連結したため、第１遊星歯車減速機構２０は実施例１に比べてさらに大きな減速比i20を取ることができ、より高回転型のモータに適用することができる。
【実施例３】
【００４１】
実施例３は、両遊星歯車減速機構２０，３０を段付きピニオン２２，３２を有する複合遊星歯車機構とした例である。
【００４２】
すなわち、図４に示すように、第１遊星歯車減速機構２０と第２遊星歯車減速機構３０は、それぞれサンギヤ２１，３１に噛み合う大径ピニオン２２Ｌ，３２Ｌとリングギヤ２４，３４に噛み合う小径ピニオン２２Ｓ，３２Ｓを一体にした段付きピニオン２２，３２を有する複合遊星歯車機構とされる。そして、前記サンギヤ２１，３１をロータ出力軸に連結し、前記リングギヤ２４，３４を減速機ケース２５，３５に固定し、前記ピニオンキャリア２３，３３をドライブシャフト２６，３６を介して車輪２７，３７に連結している。なお、他の構成は実施例１と同様であるので、図面に同一符号を付して説明を省略する。
【００４３】
次に、実施例３の作用を説明すると、実施例３の両遊星歯車減速機構２０，３０を、共に段付きピニオン２２，３２を有する複合遊星歯車機構としたことで、実施例１の両遊星歯車減速機構２０，３０、及び実施例２の第２遊星歯車機構３０に比べ、さらに大きな減速比i20,i30を得ることができる。
【００４４】
次に、効果を説明する。
実施例３の車両用左右輪独立駆動装置にあっては、実施例１の(1),(3)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００４５】
(5) 第１遊星歯車減速機構２０と第２遊星歯車減速機構３０を、それぞれサンギヤ２１，３１に噛み合う大径ピニオン２２Ｌ，３２Ｌとリングギヤ２４，３４に噛み合う小径ピニオン２２Ｓ，３２Ｓを一体にした段付きピニオン２２，３２を有する複合遊星歯車機構とし、前記サンギヤ２１，３１をロータ出力軸に連結し、前記リングギヤ２４，３４を減速機ケース２５，３５に固定し、前記ピニオンキャリア２３，３３をドライブシャフト２６，３６を介して車輪２７，３７に連結したため、第１遊星歯車減速機構２０の大きな減速比i20と第２遊星歯車減速機構３０の大きな減速比i30とをコンパクトな構成にて得ることができ、より高回転型のモータに適用することができる。
【実施例４】
【００４６】
実施例４は、第１遊星歯車減速機構をリングギヤ出力による複合遊星歯車機構とした例である。
【００４７】
すなわち、図５に示すように、第１遊星歯車減速機構２０は、サンギヤ２１及び第１リングギヤ２４Ｌに噛み合う大径ピニオン２２Ｌと第２リングギヤ２４Ｓに噛み合う小径ピニオン２２Ｓを一体にした段付きピニオン２２を有する複合遊星歯車機構とし、前記サンギヤ２１をインナーロータ１２の出力軸に連結し、前記第１リングギヤ２４Ｌを減速機ケース２５に固定し、前記第２リングギヤ２４Ｓを第１ドライブシャフト２６を介して車輪２７に連結している。なお、実施例４の第２遊星歯車減速機構３０は、実施例３の第２遊星歯車減速機構３０と同じ構成であり、他の構成は実施例１と同様であるので、図面に同一符号を付して説明を省略する。
【００４８】
次に、実施例４の作用を説明すると、第１遊星歯車減速機構２０の減速比i20は、サンギヤ２１の歯数をZ21，第１リングギヤ２４Ｌの歯数をZ24L，第２リングギヤ２４Ｓの歯数をZ24S，大径ピニオン２２Ｌの歯数をZ22L，小径ピニオン２２Ｓの歯数をZ22Sとすると、
i20＝（io'＋io"）/（io'−１）
io＝Z22L/Z21>１，io'＝（Z22L・Z24S）/（Z24L・Z22S）>１，io"＝io・io'>１…(4)
で与えられる。(4）式より、実施例４の第１遊星歯車減速機構２０の減速比i20は、実施例２や実施例３の第１遊星歯車減速機構２０に比べて、さらに大きな減速比を得ることができる。
【００４９】
次に、効果を説明する。
実施例４の車両用左右輪独立駆動装置にあっては、実施例１の(1),(3)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００５０】
(6) 第１遊星歯車減速機構２０を、サンギヤ２１及び第１リングギヤ２４Ｌに噛み合う大径ピニオン２２Ｌと第２リングギヤ２４Ｓに噛み合う小径ピニオン２２Ｓを一体にした段付きピニオン２２を有する複合遊星歯車機構とし、前記サンギヤ２１をインナーロータ１２の出力軸に連結し、前記第１リングギヤ２４Ｌを減速機ケース２５に固定し、前記第２リングギヤ２４Ｓを第１ドライブシャフト２６を介して車輪２７に連結したため、第１遊星歯車減速機構２０は実施例１，２，３に比べてさらに大きな減速比i20を取ることができ、より高回転型のモータに適用することができる。
【実施例５】
【００５１】
実施例５は、第２遊星歯車減速機構３０を、段付きピニオンを有するリングギヤ出力による複合遊星歯車機構とした例である。
【００５２】
すなわち、図６に示すように、第２遊星歯車減速機構３０は、サンギヤ３１に噛み合う大径ピニオン３２Ｌとリングギヤ３４に噛み合う小径ピニオン３２Ｓを一体にした段付きピニオン３２を有する複合遊星歯車機構とし、前記サンギヤ３１をアウターロータ１３の出力軸に連結し、ピニオンキャリア３３を減速機ケース３５に固定し、前記リングギヤ３４を第２ドライブシャフト３６を介して車輪３７に連結したものである。なお、実施例５の第１遊星歯車減速機構２０は、実施例２，３の第１遊星歯車減速機構２０と同じ構成であり、他の構成は実施例１と同様であるので、図面に同一符号を付して説明を省略する。
【００５３】
次に、実施例５の作用を説明すると、第２遊星歯車減速機構３０は、サンギヤ３１をアウターロータ１３の出力軸に連結し、ピニオンキャリア３３をモータケース１５に固定し、リングギヤ３４を第２ドライブシャフト３６を介して車輪３７に連結したため、アウターロータ１３の出力は、逆転されて車輪３７に伝達される。したがって、左右両車輪２７，３７の回転方向を同一方向とするためにはインナーロータ１２とアウターロータ１３の回転を逆方向とする必要が生じる。これによりステータ１１に作用するインナーロータ１２からの反力と、アウターロータ１３からの反力は逆方向となり、ステータ１１に作用する力を緩和することができるという効果が生じる。
【００５４】
尚、図２乃至図５に示した第１遊星歯車減速機構２０および第２遊星歯車減速機構３０においては、ピニオンキャリア２３，３３をドライブシャフト２６，３６を介して車輪２７，３７に連結しているが、実施例５のように、ロータの出力軸をサンギヤに連結し、ピニオンキャリアをモータケースに固定し、リングギヤをドライブシャフトを介して車輪に連結した場合にも、同様の効果が得られる。
【００５５】
図２及び図３に記載の単純遊星歯車機構による第２遊星歯車減速機構３０の減速比i30は、サンギヤ３１の歯数をZ31，リングギヤ３４の歯数をZ34とすると、
i30＝−（１/λ30）        λ30＝Z31/Z34              …(5)
で与えられる。
【００５６】
一方、実施例５における第２遊星歯車減速機構３０の減速比i30は、サンギヤ３１の歯数をZ31，リングギヤ３４の歯数をZ34，大径ピニオン３２Ｌの歯数をZ32L，小径ピニオン３２Ｓの歯数をZ32Sとすると、
i30＝−io          io＝（Z32L・Z34）/（Z32S・Z31）    …(6)
で与えられる。(5)式と(6)式とを対比すると、第２遊星歯車減速機構３０を実施例５の構成とすることにより、実施例１，２あるいは実施例３，４の第２遊星歯車減速機構３０に比べて減速比i30を多少小さくできるので、インナーロータ１２側の第１遊星歯車減速機構２０の減速比i20との差をつけやすくなるという利点も得られる。
【００５７】
次に、効果を説明する。
実施例５の車両用左右輪独立駆動装置にあっては、実施例１の(1),(3)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００５８】
(7) 第２遊星歯車減速機構３０を、サンギヤ３１に噛み合う大径ピニオン３２Ｌとリングギヤ３４に噛み合う小径ピニオン３２Ｓを一体にした段付きピニオン３２を有する複合遊星歯車機構とし、前記サンギヤ３１をアウターロータ１３の出力軸に連結し、ピニオンキャリア３３をモータケース１５に固定し、前記リングギヤ３４を第２ドライブシャフト３６を介して車輪３７に連結したため、インナーロータ１２とアウターロータ１３の回転を逆方向とする必要が生じることで、ステータ１１に作用する力を緩和することができると共に、インナーロータ１２側の第１遊星歯車減速機構２０の減速比i20とアウターロータ１３側の第２遊星歯車減速機構３０の減速比i30との差がつけやすくなるという効果を得ることができる。
【実施例６】
【００５９】
実施例６は、両遊星歯車減速機構２０，３０の固定要素と減速機ケース２５，３５との間にブレーキ機構を設けた例である。
【００６０】
すなわち、図７に示すように、実施例３の第１遊星歯車減速機構２０と第２遊星歯車減速機構３０のリングギヤ２４，３４（固定要素）を、減速機ケース２５，３５に対して断接するブレーキ機構２８，３８を設けている。このブレーキ機構２８，３８は、油圧により締結される多板式のものである。ここで、図６に示す実施例５のようにキャリア３３をモータケース１５に対して固定する場合には、図示はしないがキャリア３３とモータケース１５の間にブレーキ機構を配設する。なお、他の構成は、実施例３と同様であるので、図面に同一符号を付して説明を省略する。
【００６１】
次に、実施例６の作用を説明すると、フル充電時等であって、回生不要の時にこのブレーキ機構２８，３８を切断しておけば、同軸三層モータ１０を引きずることなく空回りさせることができるので、両遊星歯車減速機構２０，３０の発熱を抑制することができ両遊星歯車減速機構２０，３０の耐久性を向上させることができる。
【００６２】
次に、効果を説明する。
実施例６の車両用左右輪独立駆動装置にあっては、実施例１〜実施例５の各効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００６３】
(8) 第１遊星歯車減速機構２０と第２遊星歯車減速機構３０のリングギヤ２４，３４を、減速機ケース２５，３５に対して断接するブレーキ機構２８，３８を設けたため、回生不要時にブレーキ機構２８，３８を切断しておけば、両遊星歯車減速機構２０，３０の発熱を抑制することができ、両遊星歯車減速機構２０，３０の耐久性が向上するという効果が得られる。
【００６４】
以上、本発明の車両用左右輪独立駆動装置を実施例１〜実施例６に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００６５】
例えば、実施例１〜実施例６に本発明の車両用左右輪独立駆動装置の例を示したが、車両の要求特性や電動機の出力特性から最適な構成を選択すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明の実施例１〜実施例６では、本発明の車両用左右輪独立駆動装置を燃料電池車へ適用した例を示したが、燃料電池の代わりにバッテリが搭載された電気自動車に適用することができることは勿論のことである。また、本発明の実施例１〜実施例６では、左右前輪間と左右後輪間の両方に左右輪独立駆動装置を搭載した例を示したが、左右前輪間のみ、或いは、左右後輪間のみに左右輪独立駆動装置を搭載しても良い。さらに、前輪または後輪をエンジンにより駆動する場合、他方の後輪または前輪をモータ駆動するモータ四輪駆動車にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】実施例１の車両用左右輪独立駆動装置が適用された燃料電池車を示す全体システム図である。
【図２】実施例１の車両用左右輪独立駆動装置を示す断面図である。
【図３】実施例２の車両用左右輪独立駆動装置を示す断面図である。
【図４】実施例３の車両用左右輪独立駆動装置を示す断面図である。
【図５】実施例４の車両用左右輪独立駆動装置を示す断面図である。
【図６】実施例５の車両用左右輪独立駆動装置を示す断面図である。
【図７】実施例６の車両用左右輪独立駆動装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０  同軸三層モータ
２０  第１遊星歯車減速機構
３０  第２遊星歯車減速機構
１１  ステータ
１２  インナーロータ
１３  アウターロータ
１５  モータケース
２１  サンギヤ
２２  ピニオン
２２Ｌ  大径ピニオン
２２Ｓ  小径ピニオン
２３  ピニオンキャリア
２４  リングギヤ
２４Ｌ  第１リングギヤ
２４Ｓ  第２リングギヤ
２５  減速機ケース
２６  ドライブシャフト
２７  車輪
２８  ブレーキ機構
３１  サンギヤ
３２  ピニオン
３２Ｌ  大径ピニオン
３２Ｓ  小径ピニオン
３３  ピニオンキャリア
３４  リングギヤ
３５  減速機ケース
３６  ドライブシャフト
３７  車輪
３８  ブレーキ機構
【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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