(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータハウジングに外輪が固定されかつ内輪がモータ軸を軸承するベアリングを備えたモータにおいて、前記モータ軸の外端面を前記ベアリングの内輪内に臨ませ、このモータ軸によって回転する出力軸の端部を前記内輪に嵌合させ、この内輪の内側で前記モータ軸に連結したことを特徴とするモータ。
【請求項２】
請求項１記載のモータにおいて、出力軸を遊星ローラ式減速機の太陽ローラとしたことを特徴とするモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータハウジングの軸貫通部にベアリングを備えたモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のモータは、モータハウジングにベアリングを介してモータ軸を回転自在に支持させている。前記ベアリングとしては、外輪と内輪とを備えた転がり軸受を使用することが多く、転がり軸受を使用する場合には、外輪をモータハウジングに固定するとともに内輪にモータ軸を軸承させている。また、このモータに減速機を連結するに当たって、モータ軸と、このモータ軸が駆動する減速機側の出力軸とが同一軸線上に位置づけられるように連結するには、モータ軸の外端部と減速機との間に軸継手を介装している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上述したようにモータに減速機を連結するに当たって軸継手を使用すると、モータと減速機との間に軸継手が存在できる間隔を設けなければならないので、モータに減速機を可及的接近させて配設して装置の小型化を図るにも限界があった。しかも、軸継手でモータ軸と出力軸とを連結するに当たっては、これら両軸が同一軸線上に位置づけられるように、芯合わせ作業を実施しなければならない。
【０００４】
本発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、モータ軸に減速機などの被駆動装置を連結する構成のモータにおいて、このモータと前記被駆動装置との間隔を狭めることができ、しかも、芯合わせ作業を実施しなくてよいようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係るモータは、モータ軸をモータハウジングに外輪および内輪を有するベアリングによって回転自在に支持するモータにおいて、前記モータ軸の外端部と、このモータ軸によって回転する出力軸の端部とを前記内輪に嵌合させてこの内輪の内側で連結したものである。
したがって、前記内輪を利用してその内側に実質的に軸継手が構成されてモータ軸と出力軸とが結合するから、これら両軸を従来のような軸継手を用いることなく、しかも、芯合わせ作業を実施することなく同一軸線上に位置づけられるように連結することができる。
【０００６】
第２の発明に係るモータは、第１の発明に係るモータにおいて、出力軸を遊星ローラ式減速機の太陽ローラとしたものである。
前記太陽ローラは、転動面として形成した外周面をベアリングの内輪に嵌合させることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るモータの一実施の形態を図１ないし図４によって詳細に説明する。
図１は本発明に係るモータを搭載した電動自転車の側面図、図２は本発明に係るモータを遊星ローラ式減速機に連結した状態を示す縦断面図で、同図は図１におけるモータおよび減速機のII−II線断面図である。なお、図２においてはモータの片側のみを破断して描いてある。図３は遊星ローラ式減速機の横断面図で、同図は図２におけるIII−III線断面図である。図４はモータの要部を拡大して示す断面図である。
【０００８】
これらの図において、１はこの実施の形態による電動自転車を示す。この電動自転車１は、フレーム２のダウンチューブ２ａに補助動力装置３が取付けてあり、乗員の踏力でのみ走行する場合と、前記踏力に補助動力装置３の動力を加えた駆動力で走行する場合とを選択できるように構成している。前記フレーム２は、フロントフォーク４で前輪５を支持するとともに、チェーンステー２ｂとシートステー２ｃとで後輪６を支持する周知の構造を採っている。また、この電動自転車１は、フロントフォーク４の上端に操向ハンドル７を取付け、フレーム２のシートチューブ２ｄにサドル８を取付けてある。前記シートチューブ２ｄと後輪６との間に配設された符号９で示すものは、前記補助動力装置３に給電するバッテリである。
【０００９】
前記補助動力装置３は、ペダル付きクランク１１を有するクランク軸１２を回転自在に支持するパワーユニット１３と、このパワーユニット１３の前部に取付けたモータ１４とから構成している。前記クランク軸１２は、前記パワーユニット１３を車体の左右方向に貫通しており、左右両側でパワーユニット１３から突出する端部にペダル付きクランク１１をそれぞれ取付けている。
【００１０】
前記パワーユニット１３は、前記クランク軸１２と同一軸線上に筒状出力軸（図示せず）を回転自在に設け、この筒状出力軸に乗員の踏力やモータ１４の動力を伝達して後輪６を駆動するように構成している。前記筒状出力軸と後輪６とは、筒状出力軸における車体右側でパワーユニット１３から突出する端部に設けたクランクギヤ（図示せず）と、このクランクギヤと後輪６のスプロケット６ａに巻掛けたチェーン１５とを介して連結している。
【００１１】
乗員の踏力を前記筒状出力軸に伝達する伝達機構は、クランク軸１２と筒状出力軸との間に遊星歯車式増速機（図示せず）を介装する構造を採っている。
モータ１４の動力を前記筒状出力軸に伝達する機構は、モータ１４と筒状出力軸との間に、図２に示すように、遊星ローラ式減速機１６、一方向クラッチ１７および歯車式動力伝達機構１８を介装する構造を採っている。
【００１２】
ここで、モータ１４を有する電気駆動系の構成を説明する。
モータ１４は、図１中に符号１９で示すメインスイッチがＯＮ状態であってペダル付きクランク１１からクランク軸１２に乗員の踏力が加えられたときに回転し、遊星ローラ式減速機１６、一方向クラッチ１７および歯車式動力伝達機構１８を介して前記筒状出力軸を駆動する構造を採っている。このモータ１４の回転は、図１中に符号２０で示す制御ユニットが乗員の踏力に応じて増減するように制御する。なお、乗員の踏力は、前記パワーユニット１３内の前記遊星歯車式増速機の太陽歯車に作用するトルクから検出する構造を採っている。
【００１３】
モータ１４は、図２に示すように、モータハウジング２１を固定子２２、第１のブラケット２３および第２のブラケット２４によって構成し、回転子２５のモータ軸２６を前記第１のブラケット２３と第２のブラケット２４にベアリング２７，２８によって回転自在に支持させている。なお、図２は、固定子２２に設ける永久磁石（図示せず）やブラシなどを省略した状態で描いてある。
【００１４】
前記ベアリング２７，２８は玉軸受からなり、外輪２７ａ，２８ａを第１および第２のブラケット２３，２４に固定するとともに、内輪２７ｂ，２８ｂに前記モータ軸２６を嵌合させている。モータ軸２６は、遊星ローラ式減速機１６側の端面、すなわち外端面２６ａが図２および図４に示すように、前記ベアリング２８の内輪２８ｂ内に臨むように形成し、この外端面２６ａを有する端部に出力軸２９を連結している。
【００１５】
モータ軸２６と出力軸２９とを連結するには、モータ軸２６の前記外端面２６ａにこのモータ軸２６の軸線方向と直交する方向へ外端面２６ａを横切るように延びる凹溝２６ｂを形成し、この凹溝２６ｂに出力軸２９の突起２９ａを嵌合させている。この出力軸２９は、前記遊星ローラ式減速機１６の太陽ローラを構成し、モータ１４側の端部の外周面を前記ベアリング２８の内輪２８ｂに嵌合させている。すなわち、モータ軸２６と出力軸２９とは、前記内輪２８ｂ内で互いに連結している。
【００１６】
この実施の形態では、モータ軸２６の前記凹溝２６ｂの底面と、出力軸２９の前記突起２９ａの先端面との間に隙間ｇ（図４参照）が形成されるように構成し、モータ軸２６の前記外端面２６ａに出力軸２９の端面を当接させている。この構成を採ることにより、出力軸２９と前記内輪２８ｂとの嵌合代を可及的長くとることができ、出力軸２９の支持が安定する。
【００１７】
前記遊星ローラ式減速機１６は、前記出力軸２９からなる太陽ローラと、この太陽ローラより大径な円筒形に形成してモータ１４の前記第２のブラケット２４に太陽ローラと軸線が一致するように固定した外輪３０と、この外輪３０と太陽ローラとの間に複数配設してこれら両者に各々が添接する遊星ローラ３１と、これらの遊星ローラ３１を回転自在に保持するピン３２を備えかつ前記一方向クラッチ１７を介して前記歯車式動力伝達機構１８の上流側傘歯車１８ａに動力を伝えるキャリア３３とから構成している。
【００１８】
前記外輪３０は、遊星ローラ３１の軸方向の移動を規制するためのガイド板３４，３５を軸方向の両端に添接させ、固定ボルト３６によって前記第２のブラケット２４に固定している。外輪３０およびガイド板３４，３５における固定ボルト３６が貫通する穴は固定ボルト３６より大径に形成し、固定ボルト３６によって径方向に対する位置が規制されないように構成している。また、この外輪３０の外周面に、図３に示すように、前記パワーユニット１３のハウジング３７における円形嵌合部３８を嵌合させている。なお、モータ１４は、このように外輪３０を円形嵌合部３８に嵌合させた状態で、図１および図２に示すように、連結ボルト３９によって前記ハウジング３７に固定している。
【００１９】
前記遊星ローラ３１は、この実施の形態では図３に示すように、外輪３０の周方向に等間隔開けて４個装着し、キャリア３３のピン３２に軸受４０を介してそれぞれ回転自在に支持させている。
前記遊星ローラ３１を保持するキャリア３３は、有底円筒形に形成して底部に前記ピン３２を突設することによって形成し、中空部に前記一方向クラッチ１７および前記上流側傘歯車１８ａを装着している。この上流側傘歯車１８ａと一方向クラッチ１７の間には、上流側傘歯車１８ａの軸部分に圧入した円筒形のカラー１７ａを介装している。前記一方向クラッチは、外周部と内周部との間に径方向に隙間ができる構造のものを採用している。また、このキャリア３３の底面と太陽ローラとの間と、キャリア３３の内側底面と前記上流側傘歯車１８ａの軸端との間に介在する符号４１で示すものは、キャリア３３に軸方向の推力が加わったときにキャリア３３が太陽ローラや上流側傘歯車１８ａに当接するのを防ぐためのボールである。
【００２０】
このように構成した遊星ローラ式減速機１６は、モータ１４のモータ軸２６とともに太陽ローラ（出力軸２９）が図３中に矢印で示すように時計方向へ回転することによって、遊星ローラ３１が太陽ローラとは反対側へ自転するとともに外輪３０の内周面上を転動して時計方向へ公転するようになる。このため、キャリア３３が太陽ローラと同じ方向へ所定の減速比をもって回転する。
【００２１】
このキャリア３３の中空部に装着した一方向クラッチ１７は、キャリア３３が上流側傘歯車１８ａに対して図３において時計方向へ回転するときのみに回転を上流側傘歯車１８ａに伝達する構造を採っている。この実施の形態で示す補助動力装置３は、この電動自転車１がモータ１４の動力を補助動力として走行するときには、前記キャリア３３が図３において時計方向へ回転するように構成している。
【００２２】
前記上流側傘歯車１８ａは、図２に示すように、パワーユニット１３のハウジング３７に軸受４２によって回転自在かつ軸方向への移動が規制されるように支持させ、モータ１４側の軸端部を前記一方向クラッチ１７に連結し、他端部を筒状出力軸側のリングギヤ１８ｂに噛合させている。
すなわち、キャリア３３が上述したように回転するときには、モータ１４の動力がキャリア３３から上流側傘歯車１８ａおよびリングギヤ１８ｂからなる歯車式動力伝達機構１８を介して前記筒状出力軸に伝達される。
【００２３】
次に、モータ１４および遊星ローラ式減速機１６をパワーユニット１３のハウジング３７に組込む手順について説明する。組込みに当たっては、先ず、ピン３２を圧入したキャリア３３をピン３２が上向きになるように治具（図示せず）に装着し、ガイド板３５を載置させた後、ピン３２に軸受４０および遊星ローラ３１を装着させる。次に、それぞれの遊星ローラ３１の間に出力軸２９を係入させる。このとき、ボール４１を出力軸２９とキャリア３３の間に介在させておく。しかる後、外輪３０を遊星ローラ３１の周囲に焼きばめする。外輪３０が冷却されると遊星ローラ３１を周囲から締め付けるようになり、遊星ローラ３１や出力軸２９がキャリア３３からローラ類が脱落しなくなる。外輪３０をこのように取付けることによって、この遊星ローラ式減速機１６のサブ組が終了する。
【００２４】
しかる後、遊星ローラ式減速機１６を図示してない治具から外してモータ１４の第２のブラケット２４に組付ける。このときには、ガイド板３４を外輪３０と前記第２のブラケット２４との間に挾み込ませ、かつ出力軸２９をベアリング２８の内輪２８ｂに嵌合させるとともにモータ軸２６に凹凸嵌合させる。このように出力軸２９を内輪２８ｂに嵌合させることにより、モータ１４と遊星ローラ式減速機１６とが同一軸線上に位置づけられる。そして、固定ボルト３６で遊星ローラ式減速機１６を前記第２のブラケット２４に固定する。このとき、外輪３０、ガイド板３４，３５における固定ボルト３６が貫通する穴がこの固定ボルト３６より大径に形成されているため、固定ボルト３６によってそれらの径方向に対する位置が規制されることがない。
固定ボルト３６を第２のブラケット２４に締結させることによって、遊星ローラ式減速機１６をモータ１４に装着することができる。
【００２５】
しかる後、外輪３０の外周面を前記ハウジング３７の円形嵌合部３８に嵌合させてモータ１４をハウジング３７に組付ける。このときには、キャリア３３の中空部あるいは上流側傘歯車１８ａ側のカラー１７ａに一方向クラッチ１７を予め装着しておき、モータ１４の取付と同時にキャリア３３と上流側傘歯車１８ａとを一方向クラッチ１７を介して互いに連結する。一方向クラッチ１７は径方向に遊びが形成される構造であり、外周側の部材に内周側の部材を簡単に装着できるから、上述したように組立てることができる。このことにより、分解時にはこの一方向クラッチ１７で動力伝達系を分断することができる。
なお、前記キャリア３３を上流側傘歯車１８ａに連結するに当たっては、上流側傘歯車１８ａとキャリア３３との間にボール４１を介在させて行う。
上述したようにモータ１４をハウジング３７に組付けた後、連結ボルト３９を締付けることによって、モータ１４および遊星ローラ式減速機１６のパワーユニット１３への組込み作業が終了する。
【００２６】
したがって、モータ１４のモータ軸２６の端部と、遊星ローラ式減速機１６の太陽ローラを構成する出力軸２９の端部とをモータ１４のベアリング２８の内輪２８ｂに嵌合させてこの内輪２８ｂの内側で連結したため、前記内輪２８ｂを利用してその内側に実質的に軸継手が構成されてモータ軸２６と出力軸２９とが結合するから、これら両軸を従来のような軸継手を用いることなく、しかも、芯合わせ作業を実施することなく同一軸線上に位置づけられるように連結することができる。
【００２７】
また、出力軸２９は、遊星ローラ式減速機１６の太陽ローラを構成するために高い真円度をもって転動面（外周面）を形成するため、内輪２８ｂに嵌合する部分の外周面を転動面形成時に同時に加工することができる。したがって、モータ１４に太陽ローラ（出力軸２９）をこれに特別な加工を施すことなく組付けることができる。
【００２８】
さらに、遊星ローラ式減速機１６の太陽ローラとなる出力軸２９をモータ１４のベアリング２８の内輪２８ｂに嵌合させる構成であるので、モータ１４と遊星ローラ式減速機１６とをそれぞれ別個に組立て、しかる後にこれらを合体させることができるという利点もある。
【００２９】
なお、上述した実施の形態では、モータ軸２６に出力軸２９を連結するに当たって、モータ軸２６に凹溝２６ｂを形成し、この凹溝２６ｂに出力軸２９の突起２９ａを嵌合させる例を示したが、この凹凸嵌合部の構造は適宜変更することができる。すなわち、凹溝を出力軸２９に形成し、この凹溝にモータ軸２６の突起を嵌合させてもよい。また、凹凸嵌合部を断面十字形、Ｄ形など、回転伝達が可能な形状に形成してもよい。
さらに、本発明に係るモータは、遊星ローラ式減速機を連結する他に、遊星歯車式減速機や他の構造の減速機などを連結することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように第１の発明に係るモータは、モータ軸と出力軸とが嵌合するベアリングの内輪を利用してその幅内に実質的に軸継手が構成されるから、これらの両軸が芯合わせ作業を実施することなく同一軸線上に位置づけられるとともに、両軸間の間隔が短くてよい。
【００３１】
したがって、出力軸を用いて例えば減速機などの被駆動装置を構成することによって、モータと前記被駆動装置との間隔を可及的狭めることができるから、このモータと被駆動装置を備えた動力装置の小型化を図ることができる。
【００３２】
また、第１の発明に係るモータの出力軸を遊星ローラ式減速機の太陽ローラとすると、この太陽ローラは、転動面として形成した外周面をベアリングの内輪に嵌合させることができる。
したがって、第２の発明に係るモータは、太陽ローラをこれに特別な加工を施すことなく組付けることができるから、コストアップになるのを抑えながら遊星ローラ式減速機を連結することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るモータを搭載した電動自転車の側面図である。
【図２】  本発明に係るモータを遊星ローラ式減速機に連結した状態を示す縦断面図である。
【図３】  遊星ローラ式減速機の横断面図である。
【図４】  モータの要部を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
１４…モータ、１６…遊星ローラ式減速機、２４…第２のブラケット、２６…モータ軸、２６ａ…外端面、２６ｂ…凹溝、２８…ベアリング、２８ａ…外輪、２８ｂ…内輪、２９…出力軸、２９ａ…突起。
【図１】
0003720455.tif 000002
【図２】
0003720455.tif 000003
【図３】
0003720455.tif 000004
【図４】
0003720455.tif 000005