(57)【要約】      （修正有）【課題】体格を小型化することの可能な駆動装置を提供する。【解決手段】駆動装置１は、車軸１０に固定されたモータハウジング２０の内側に、ステータ３１、ロータ４０及びロータシャフト４１を有するモータ３０を備える。ロータシャフト４１の回転は、ワンウェイクラッチ８０、第１減速機５１および第２減速機６０を経由し、モータハウジング２０に対して相対回転可能に設けられたハブ７０に伝わる。ワンウェイクラッチ８０は、一方の側がロータシャフト４１に接続され、他方の側が第１減速機５１の入力軸に接続される。これにより、ワンウェイクラッチ８０に作用するトルクが小さいものとなるので、ワンウェイクラッチ８０を小型化し、駆動装置１の体格を小型化することができる。【選択図】図１
2014156218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定軸（１０）と、
前記固定軸に固定されたモータハウジング（２０）と、
前記モータハウジングに固定されたステータ（３１）、そのステータに対して回転可能に設けられたロータ（４０）、及びそのロータと共に回転するロータシャフト（４１）を有するモータ（３０）と、
前記ロータシャフトの回転が入力される入力軸（５５）を有し、その入力軸の回転を減速して出力する減速機（５０）と、
前記モータハウジングに対して相対回転可能に設けられ、前記減速機の出力により回転する筒状の回転体（７０）と、
一方の側が前記ロータシャフトに接続され、他方の側が前記入力軸に接続されたワンウェイクラッチ（８０）と、を備えることを特徴とする駆動装置（１）。
【請求項２】
前記ワンウェイクラッチは、前記ロータシャフトの前記減速機側から軸方向に凹む収容穴（４７）の内側に設けられることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記ロータシャフトと前記ワンウェイクラッチと前記入力軸とは、径方向に重なることを特徴とする請求項１または２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記ワンウェイクラッチは、ニードル型クラッチであり、軸方向に複数個設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記減速機は、
前記ステータに巻回されたコイル（３４）のコイルエンド（３４１）の径内側に設けられ、前記入力軸の回転を減速した回転を出力する第１減速機（５１）と、
前記第１減速機の反モータ側に設けられ、前記第１減速機による出力を減速した回転を前記回転体へ出力する第２減速機（６０）と、を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記第１減速機は、前記入力軸に固定された第１サンギヤ（５２）、その第１サンギヤの外歯に噛合って公転する第１遊星ギヤ（５３）、及びその第１遊星ギヤの外側で前記モータハウジングに固定され前記第１遊星ギヤの外歯に噛合う第１リングギヤ（５４）を有し、
前記第２減速機は、前記第１遊星ギヤの公転により回転する第２サンギヤ（６１）、その第２サンギヤの外歯に噛合い自転する第２遊星ギヤ（６２）、その第２遊星ギヤの外側で前記回転体に固定され前記第２遊星ギヤの自転により回転する第２リングギヤ（６３）を有し、
前記第２遊星ギヤの軸部材（６２１）は、一端が前記固定軸に固定され、他端が前記第１リングギヤまたは前記モータハウジングに固定されることを特徴とする請求項５に記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動自転車などに用いられる駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動自転車の車輪に取り付けられ、搭乗者によるペダルの踏込を補助する駆動装置、或いは、電動自転車を自走させる駆動装置が知られている。
特許文献１に記載の駆動装置は、電動自転車のフロントフォークに車軸が固定され、その車軸にモータが固定されている。モータは、車軸に固定されたステータに対し、ロータシャフトが回転可能に設けられている。このロータシャフトの回転は、第１減速機、第２減速機およびワンウェイクラッチを経由し、ハブに伝えられる。ハブの回転により電動自転車の車輪が回転する。
なお、電動自転車が前進するとき、ワンウェイクラッチは、モータの回転を車輪に伝えるが、それに対し車輪の回転がモータへ伝わることを遮断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−５３０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の駆動装置は、第２減速機とハブとの間にワンウェイクラッチが設けられている。モータの回転は、第１減速機および第２減速機により減速された後、ワンウェイクラッチに伝えられるので、ワンウェイクラッチに作用するトルクが大きいものとなる。そのため、ワンウェイクラッチの剛性を高めるため、ワンウェイクラッチを大型化すると、駆動装置の径方向の体格が大型化することが懸念される。
また、特許文献１に記載の駆動装置は、ワンウェイクラッチがハブに直接接続されているので、ワンウェイクラッチの作動音がハブの外に漏れるおそれがある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、体格を小型化することの可能な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】
本発明は、モータの有するロータシャフトの回転をワンウェイクラッチおよび減速機を経由して回転体に伝える駆動装置において、ワンウェイクラッチの一方の側がロータシャフトに接続され、他方の側が減速機の入力軸に接続されることを特徴とする。
これにより、減速機と回転体との間にワンウェイクラッチを設けることに比べ、ワンウェイクラッチに作用するトルクが小さいものとなる。したがって、ワンウェイクラッチを小型化すると共に、駆動装置の体格を小型化することができる。
また、ワンウェイクラッチがハブに直接接続されることがないので、ワンウェイクラッチの作動音がハブの外に漏れることが抑制される。そのため、駆動装置の静粛性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の一実施形態による駆動装置の断面図である。
【図２】図１のＩＩ部分の拡大図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線の断面図である。
【図４】本発明の一実施形態による駆動装置の分解図である。
【図５】本発明の一実施形態による駆動装置の分解図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明による実施形態を図面に基づいて説明する。
（一実施形態）
本発明の一実施形態を図１〜図５に示す。本実施形態では、電動自転車の駆動源として用いられる駆動装置１について説明する。この駆動装置１は、電動自転車の車輪に取り付けられ、搭乗者によるペダルの踏力に応じた駆動力を出力する。
【０００８】
駆動装置１は、固定軸としての車軸１０、モータハウジング２０、モータ３０、減速機５０、回転体としてのハブ７０、及びワンウェイクラッチ８０などを備えている。
車軸１０は、同軸に設けられた第１車軸１１と第２車軸１２とから構成され、電動自転車の左右のフロントフォークに固定される。図１の紙面上側に記載した第１車軸１１は、軸部１３及びその軸部１３の端部から径外方向に延びる固定盤１４を有する。第１車軸１１の固定盤１４は、後述するモータハウジング２０にボルト１５により固定される。図１の紙面下側に記載した第２車軸１２は、モータハウジング２０にナット１６により固定される。
【０００９】
モータハウジング２０は、例えばアルミなどから形成され、有底筒状の第１ハウジング２１と、皿状の第２ハウジング２２とから構成される。第１ハウジング２１は第１車軸側の端面から軸方向に突出するブロック２１１が、第１車軸１１の固定盤１４にボルト１５により固定される。第１ハウジング２１は、モータ３０のステータ３１を覆うステータ保護部２３、およびそのステータ保護部２３の径内側でロータ側へ凹むロータ保護部２４を有する。
第２ハウジング２２の中央部に設けられた孔に第２車軸１２は挿入され、第２ハウジング２２と第２車軸１２とがナット１６により固定される。
【００１０】
モータ３０は、モータハウジング２０の内側に設けられた例えばブラシレスモータであり、ステータ３１、ロータ４０およびロータシャフト４１を有する。
ステータ３１は、環状のステータコア３２、絶縁体３３およびコイル３４などから構成される。
ステータコア３２は磁性体から形成され、第１ハウジング２１と第２ハウジング２２との間で、ステータ保護部２３の内側に通しボルト２５により固定される。
コイル３４は、ステータコア３２の有する図示しないスロットに絶縁体３３を介して巻き回される。ステータコア３２から軸方向に突出したコイル３４を、コイルエンド３４１と称する。
コイル３４は、コイルエンド３４１の第２車軸側に設けられたバスバー３５により、例えばＹ結線またはデルタ結線されている。
【００１１】
図１及び図２に示すように、ロータ４０は、ステータ３１の径内側でステータ３１に対して回転可能に設けられ、ロータコア４２、磁石４３及び接続部４４を有する。ロータコア４２は、磁性体から形成され、ステータコア３２の軸方向の厚さと同一の厚さに形成される。ロータコア４２に設けられた穴に複数の磁石４３が設けられる。この複数の磁石４３により、ロータコア４２の回転方向にＮ極とＳ極とが交互に形成される。接続部４４は、ロータコア４２とロータシャフト４１とを接続している。そのため、ロータシャフト４１は、ロータ４０と共に回転する。
ロータシャフト４１は、一端が軸受４５を介して第１ハウジング２１に回転可能に設けられ、他端が軸受４６を介して第２ハウジング２２に回転可能に設けられる。ロータシャフト４１は、減速機５０が設けられる第１車軸側から軸方向第２車軸側に凹む収容穴４７を有する。
【００１２】
ロータ４０の軸方向第２車軸側に設けられた円盤状の回路基板４８には、図示しない磁気センサが設けられている。この磁気センサにより、ロータ４０の回転方向の位置が検出される。ロータ４０の位置に応じて、第２ハウジング２２に取り付けられたハーネス３６からバスバー３５を通じてコイル３４に通電されると、ステータコア３２は、回転磁界を生じる。これにより、ロータ４０とロータシャフト４１は、ステータ３１に対して回転駆動する。
【００１３】
ロータシャフト４１の収容穴４７の内側に２個のワンウェイクラッチ８０が設けられる。ワンウェイクラッチ８０は、一方の側がロータシャフト４１に接続され、他方の側が後述する第１減速機５１の入力軸５５に接続されている。つまり、ロータシャフト４１とワンウェイクラッチ８０と入力軸５５とは、径方向に重なるように設けられている。
ワンウェイクラッチ８０は、例えばニードル型クラッチであり、軸方向に２個直列に配設されている。
ワンウェイクラッチ８０は、外輪８１およびローラ８２などを有する。外輪８１は、ロータシャフト４１の収容穴４７の内壁に圧入固定される。ローラ８２の内側に、第１減速機５１の入力軸５５が挿入される。
【００１４】
図３に示すように、ロータシャフト４１と外輪８１が、図３の矢印Ａに示す方向に回転すると、ローラ８２が破線Ｂの場所へ移動し、外輪８１の傾斜面８３と入力軸５５とを係合する。これにより、ロータシャフト４１の回転が入力軸５５に伝わる。
一方、入力軸５５が、図３の矢印Ｃに示す方向に回転すると、ローラ８２は図３の実線の状態になり、外輪８１の傾斜面８３と入力軸５５との係合を解除する。これにより、入力軸５５の回転がロータシャフト４１に伝わることが遮断される。
なお、図３に示すものは、ワンウェイクラッチ８０の一例である。
【００１５】
図１及び図２に示すように、第１ハウジング２１と第１車軸１１との間に減速機５０が設けられる。減速機５０は、第１減速機５１および第２減速機６０から構成される。
第１減速機５１は、第１ハウジング２１が有する凹状のロータ保護部２４の内側に設けられる。ロータ保護部２４は、ステータ３１のコイルエンド３４１の径内側に設けられる。つまり、第１減速機５１は、ステータ３１のコイルエンド３４１の径内側に、ロータ保護部２４を挟んで設けられる。
第１減速機５１は、例えば遊星歯車減速機であり、第１サンギヤ５２、第１遊星ギヤ５３、及び第１リングギヤ５４を有する。この第１減速機５１は、第１サンギヤ５２が入力、第１遊星ギヤ５３が出力、及び第１リングギヤ５４が固定である。
第１サンギヤ５２は、第１ハウジング２１のロータシャフト４１の回転が入力される入力軸５５に固定されるか、又は入力軸５５と一体に形成される。
第１リングギヤ５４は、径外側に突出する突起部５４２がロータ保護部２４に設けられた溝部２４１への嵌合し、ロータ保護部２４の径内側にねじ５６により固定される（図４及び図５参照）。
【００１６】
第１遊星ギヤ５３は、第１リングギヤ５４の内側に例えば３個設けられる。図２に示すように、それぞれの第１遊星ギヤ５３は、軸部材５３１、及びその軸部材５３１に軸受５３２を介して設けられたリング状の外歯５３３を有する。
第１遊星ギヤ５３の外歯５３３は、第１サンギヤ５２の外歯と、第１リングギヤ５４の内歯に噛合う。
第１遊星ギヤ５３の軸部材５３１は、第２車軸側の端部が下支持部材５７に固定され、第１車軸側の端部が上支持部材５８に固定されている。
【００１７】
下支持部材５７は、入力軸５５と第１ハウジング２１にそれぞれ軸受２６，２７を介して設けられる。
図１に示すように、上支持部材５８は、第１遊星ギヤ５３の軸部材５３１の端部が固定される回転盤５８１と、その回転盤５８１から第１車軸側へ延びる第２入力軸５８２を有する。第２入力軸５８２は、第１車軸１１に形成された凹部１７の内側に軸受１８を介して設けられる。
下支持部材５７と上支持部材５８とは、第１遊星ギヤ５３の軸部材５３１、およびビス５９により連結し、同時に回転する。
入力軸５５に固定された第１サンギヤ５２が回転すると、第１遊星ギヤ５３は自転すると共に第１サンギヤ５２の周りを公転する。この第１遊星ギヤ５３の公転は、入力軸５５の回転が減速されたものであり、上支持部材５８の第２入力軸５８２から第２減速機６０へ出力される。
【００１８】
第２減速機６０は、第１減速機５１の軸方向の反モータ側に設けられる。第２減速機６０の外径は、第１減速機５１の外径よりも大きい。
第２減速機６０も、例えば遊星歯車減速機であり、第２サンギヤ６１、第２遊星ギヤ６２、及び第２リングギヤ６３を有する。この第２減速機６０は、第２サンギヤ６１が入力、第２遊星ギヤ６２が固定、及び第２リングギヤ６３が出力である。
第２サンギヤ６１は、第１減速機５１の回転が入力される第２入力軸５８２に固定されるか、又は第２入力軸５８２と一体に形成される。
第２リングギヤ６３は、後述するハブ７０の径内側に、ねじ６４により固定される。
【００１９】
第２遊星ギヤ６２は、第２リングギヤ６３の内側に例えば３個設けられている。それぞれの第２遊星ギヤ６２は、軸部材６２１、及びその軸部材６２１に軸受６２２を介して設けられたリング状の外歯６２３を有する。
第２遊星ギヤ６２の外歯６２３は、第２サンギヤ６１の外歯と、第２リングギヤ６３の内歯に噛合う。
第２遊星ギヤ６２の軸部材６２１は、第２車軸側の端部が第１リングギヤ５４の孔５４１に固定され、第１車軸側の端部が第１車軸１１の固定盤１４に固定されている。なお、ロータ保護部２４の剛性が高ければ、第２遊星ギヤ６２の軸部材６２１の第２車軸側の端部は、ロータ保護部２４に固定してもよい。
第２入力軸５８２に固定された第２サンギヤ６１が回転すると、第２遊星ギヤ６２は自転し、第２リングギヤ６３を回転させる。この第２リングギヤ６３の回転は、第２入力軸５８２の回転が減速されたものであり、ハブ７０へ出力される。
【００２０】
ハブ７０は、筒状に形成され、モータハウジング２０及び減速機５０の外側に、モータハウジング２０及び減速機５０に対して相対回転可能に設けられる。
ハブ７０は、皿状の第１ハブ７１と、筒状の第２ハブ７２とから構成される。図１の紙面上側に記載した第１ハブ７１は、第１車軸１１に軸受７３を介して設けられ、図１の紙面下側に記載した第２ハブ７２は第２ハウジング２２に軸受７４を介して設けられる。第１ハブ７１と第２ハブ７２とはボルト７５により固定される。そのため、第２減速機６０の回転が、第２リングギヤ６３から第１ハブ７１へ出力されると、第１ハブ７１と第２ハブ７２とは一体で回転する。
【００２１】
ハブ７０は、フランジに設けられた穴７６に、図示しない電動自転車のスポークを接続可能である。その電動自転車のスポークは、リムを介してタイヤに連結する。これにより、モータ３０の回転は、ワンウェイクラッチ８０、減速機５０及びハブ７０を経由し、電動自転車の車輪を回転させる。
一方、電動自転車が前進するときの車輪の回転は、ワンウェイクラッチ８０により遮断され、モータ３０に伝わらない。
【００２２】
本実施形態では、次の作用効果を奏する。
（１）本実施形態では、ワンウェイクラッチ８０の一方の側がロータシャフト４１に接続され、他方の側が第１減速機５１の入力軸５５に接続される。
これにより、仮にハブと第２減速機６０との間にワンウェイクラッチ８０を設けることに比べ、ワンウェイクラッチ８０に作用するトルクが小さいものとなる。したがって、ワンウェイクラッチ８０を小型化すると共に、駆動装置１の体格を小型化することができる。
また、ワンウェイクラッチ８０がハブ７０に直接接続されることがないので、ワンウェイクラッチ８０の作動音がハブ７０の外に漏れることが抑制される。そのため、駆動装置１の静粛性を高めることができる。
【００２３】
（２）本実施形態では、ワンウェイクラッチ８０は、ロータシャフト４１の収容穴４７の内側に設けられる。
これにより、ワンウェイクラッチ８０とロータシャフト４１と入力軸５５とは、径方向に重なる。そのため、仮にロータシャフト４１とワンウェイクラッチ８０と減速機５０とを軸方向に並べて設けることに比べ、駆動装置１の軸方向の体格を小型化することができる。
【００２４】
（３）本実施形態では、ワンウェイクラッチ８０は、ニードル型クラッチであり、軸方向に複数個設けられる。
これにより、個々のワンウェイクラッチ８０に作用するトルクを分散させ、ワンウェイクラッチ８０を小型化することができる。
【００２５】
（４）本実施形態では、減速機５０は、第１減速機５１および第２減速機６０から構成される。
これにより、減速比を大きくすることが可能になる。そのため、モータ３０の出力するトルクを小さくし、モータ３０を小型化することができる。
さらに、本実施形態では、第１減速機５１は、ステータ３１に巻回されたコイル３４のコイルエンド３４１の径内側に設けられる。
これにより、駆動装置１の軸方向の体格を小型化することができる。
【００２６】
（５）本実施形態では、第２遊星ギヤ６２の軸部材６２１は、一端が第１車軸１１に固定され、他端が第１リングギヤ５４またはモータハウジング２０に固定される。
これにより、第２遊星ギヤ６２の軸部材６２１を固定する部材を第１減速機５１と第２減速機６０との間に別途設けることなく、駆動装置１の軸方向の体格を小型化することができる。
【００２７】
（６）本実施形態では、第１減速機５１および第２減速機６０に遊星歯車減速機構を使用している。これにより、減速機の回転軸が軸ぶれすることなく、駆動装置１の振動を低減することができる。
【００２８】
（他の実施形態）
上述した実施形態では、電動自転車の駆動源として使用される駆動装置について説明した。これに対し、他の実施形態では、駆動装置は、種々の駆動源として使用することが可能である。
上述した実施形態では、ブラシレスモータを用いた駆動装置について説明した。これに対し、他の実施形態では、駆動装置に用いるモータは、例えばブラシ付モータなど、種々のモータを用いることが可能である。
【００２９】
上述した実施形態では、遊星歯車減速機を用いた駆動装置について説明した。これに対し、他の実施形態では、駆動装置に用いる減速機は、例えばサイクロイド減速機など、種々の減速機を用いることが可能である。
上述した実施形態では、ニードル型のワンウェイクラッチを用いた駆動装置について説明した。これに対し、他の実施形態では、駆動装置に用いるワンウェイクラッチは、外輪またはローラの形状または個数を変更するか、または例えばカム式クラッチを使用する等、種々のワンウェイクラッチを用いることが可能である。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１    ・・・駆動装置
１０  ・・・車軸（固定軸）
２０  ・・・モータハウジング
３０  ・・・モータ
４１  ・・・ロータシャフト
５０  ・・・減速機
５５  ・・・入力軸
７０  ・・・ハブ（回転体）
８０  ・・・ワンウェイクラッチ
【図１】
2014156218.tif 000003
【図２】
2014156218.tif 000004
【図３】
2014156218.tif 000005
【図４】
2014156218.tif 000006
【図５】
2014156218.tif 000007