(57)【要約】  自転車用ミッドモーター及び電動アシスト自転車は、電動アシスト自転車技術分野に関し、従来の自転車用ミッドモーターにおいて、トルクセンサーの構造が複雑で、検出精度が低い技術課題を解決する。自転車用ミッドモーターは、モーターケーシング０１１と、インナーステータフレームを介してモーターケーシング０１１内に固定されるモーターインナーステータ０１２と、インナーステータフレームに装着されるモーターアウターローター０１３と、モーターアウターローター０１３と一体に連結されるモーター本体出力軸０１４と、インナーステータフレームの内部に設置されかつ人力の入力を増速してから出力する第1の遊星歯車機構０１５と、インナーステータフレームの内部に固定して装着されかつ第1の遊星歯車機構０１５のリングギアに連結される弾性体０３１と、弾性体０３１に装着されかつライダーから自転車へ提供するペダル踏力を検出するためのトルクセンサー０３２と、を備える。
2019521902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モーターケーシングと、
インナーステータフレームを介して前記モーターケーシング内に固定されるモーターインナーステータと、
前記インナーステータフレームに装着されるモーターアウターローターと、
前記モーターアウターローターと一体に連結されるモーター本体出力軸と、
前記インナーステータフレームの内部に設置されかつ人力の入力を増速してから出力する第1の遊星歯車機構と、
前記インナーステータフレームの内部に固定して装着されかつ前記第1の遊星歯車機構のリングギアに連結される弾性体と、
前記弾性体に装着されかつライダーから自転車へ提供するペダル踏力を検出するためのトルクセンサーと、を備えることを特徴とする自転車用ミッドモーター。
【請求項２】
前記弾性体と前記リングギアを連結するためのコネクタをさらに備える、ことを特徴とする請求項１に記載の自転車用ミッドモーター。
【請求項３】
前記弾性体は長いストリップの形態であり、
前記弾性体の一端は、前記インナーステータフレームに固定して連結され、前記弾性体の他端は、前記コネクタに連結され、
前記トルクセンサーは、前記弾性体の両端の間に位置する、ことを特徴とする請求項２に記載の自転車用ミッドモーター。
【請求項４】
前記弾性体は、アーチ型でありかつ前記第1の遊星歯車機構のリングギアと同軸である、ことを特徴とする請求項３に記載の自転車用ミッドモーター。
【請求項５】
前記インナーステータフレームは、軸方向の位置制限部が設けられており、
前記弾性体の前記コネクタから離れる一端は、前記軸方向の位置制限部と前記インナーステータフレームとの間に位置する、ことを特徴とする請求項３に記載の自転車用ミッドモーター。
【請求項６】
前記軸方向の位置制限部は、前記インナーステータフレームに螺合連結されるボルトであり、
前記弾性体の前記コネクタから離れる一端は、前記インナーステータフレームと、前記ボルトのヘッド部との間に位置する、ことを特徴とする請求項５に記載の自転車用ミッドモーター。
【請求項７】
前記弾性体の前記コネクタから離れる一端は、前記インナーステータフレームと、前記軸方向の位置制限部との間に圧迫される、ことを特徴とする請求項５に記載の自転車用ミッドモーター。
【請求項８】
前記第1の遊星歯車機構のリングギアは、固定穴が設けられており、
前記コネクタは、前記固定穴に挿入され、前記第1の遊星歯車機構のリングギアに連結される、ことを特徴とする請求項２に記載の自転車用ミッドモーター。
【請求項９】
前記第1の遊星歯車機構は、リングギアの径方向のエッジに、軸方向に沿って延伸されているフランジが設けられており、
前記固定穴は、径方向で前記フランジを貫通する貫通孔である、ことを特徴とする請求項８に記載の自転車用ミッドモーター。
【請求項１０】
前記コネクタは、
前記フランジの固定穴を貫通し、
前記フランジの内周面に当接される突起が設けられる、ことを特徴とする請求項９に記載の自転車用ミッドモーター。
【請求項１１】
前記モーターケーシング内に、前記モーター本体出力軸に連結され、かつ前記第1の遊星歯車機構と同軸配置され、モーターの入力を減速してから出力するための第２の遊星歯車機構がさらに固定される、ことを特徴とする請求項１に記載の自転車用ミッドモーター。
【請求項１２】
前記モーター本体出力軸は、順に連結される第1のボトムブラケット及び第２のボトムブラケットを有する前記自転車のボトムブラケットと同軸配置される、ことを特徴とする請求項１１に記載の自転車用ミッドモーター。
【請求項１３】
前記第1の遊星歯車機構は、遊星キャリアにより入力され、太陽歯車により出力される形態で増速機構として使用される、ことを特徴とする請求項１２に記載の自転車用ミッドモーター。
【請求項１４】
前記第1の遊星歯車機構の前記遊星キャリアと前記第1のボトムブラケットとの間は、第1のオーバーランニングクラッチが設けられている、ことを特徴とする請求項１３に記載の自転車用ミッドモーター。
【請求項１５】
前記第２の遊星歯車機構は、
リングギアが前記モーターケーシングに固定して連結され、
太陽歯車により入力され、遊星キャリアにより出力される形態で減速機構として使用される、ことを特徴とする請求項１４に記載の自転車用ミッドモーター。
【請求項１６】
前記第２の遊星歯車機構の前記遊星キャリアと前記ミッドモーターの出力軸との間は、第２のオーバーランニングクラッチが設けられている、ことを特徴とする請求項１５に記載の自転車用ミッドモーター。
【請求項１７】
前記第1のボトムブラケット及び前記第２のボトムブラケットは、軸コネクタを介して順に連結されている、ことを特徴とする請求項１２に記載の自転車用ミッドモーター。
【請求項１８】
前記インナーステータフレームと、前記モーターケーシングとの間は、ボルトを介して固定して連結されている、ことを特徴とする請求項１に記載の自転車用ミッドモーター。
【請求項１９】
前記モーターアウターローターは、ベアリングを介して前記インナーステータフレームに装着され、かつ前記モーター本体出力軸と一体に連結される、ことを特徴とする請求項１または１８に記載の自転車用ミッドモーター。
【請求項２０】
請求項１乃至請求項１９のいずれか一項に記載の自転車用ミッドモーターを備える、ことを特徴とする電動アシスト自転車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２０１６年０７月０１日に、中国特許庁に提出した出願番号が２０１６１０５１４８７３.３であり、名称が「自転車用ミッドモーター」である中国特許出願を優先権として主張し、そのすべての内容を本発明に援用する。
【０００２】
本発明は、電動アシスト自転車の技術分野に関し、特に自転車用ミッドモーター及び電動アシスト自転車に関する。
【背景技術】
【０００３】
電動アシスト自転車は、一般的な自転車を基に、モーター、コントローラなどの部品が取付けられ、電池を補助エネルギーとする個人用交通手段である。電動アシスト自転車は、使用の際、ライダーが依然と従来の自転車の方式により自転車に乗り、モーターで助力を提供し、同時に、モーターの助力は、コントローラーによりライダーのサイクリング状況に応じて自動的に調整できる。ライダーから自転車へ提供するペダル踏力を検出するために、電動アシスト自転車にトルクセンサーシステムが装着されている。従来の電動アシスト自転車用ミッドモーターのトルクセンサーシステムは、構造が複雑で、ペダル踏力の検出精度が低い。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の目的は、自転車用ミッドモーターのトルクセンサーシステムの構造が複雑かつ検出精度が低い技術課題を解決するための自転車用ミッドモーターを提供することである。
【０００５】
本発明の他の目的は、電動アシスト自転車を提供することである。
【０００６】
本発明の実施例は、以下のような技術方案によって実現される。
【０００７】
自転車用ミッドモーターにおいて、モーターケーシングと、インナーステータフレームを介してモーターケーシング内に固定されるモーターインナーステータと、インナーステータフレームに装着されるモーターアウターローターと、モーターアウターローターと一体に連結されるモーター本体出力軸と、インナーステータフレームの内部に設置されかつ人力の入力を増速してから出力する第1の遊星歯車機構と、インナーステータフレームの内部に固定して装着されかつ第1の遊星歯車機構のリングギアに連結される弾性体と、弾性体に装着されかつライダーから自転車へ提供するペダル踏力を検出するためのトルクセンサーと、を備える。
【０００８】
さらに、弾性体とリングギアを連結するためのコネクタをさらに備える。
【０００９】
さらに、弾性体は長いストリップの形態であり、弾性体の一端は、インナーステータフレームに固定して連結され、弾性体の他端は、コネクタに連結され、トルクセンサーは、弾性体の両端の間に位置する。
【００１０】
さらに、弾性体は、アーチ型でありかつ第1の遊星歯車機構のリングギアと同軸である。
【００１１】
さらに、インナーステータフレームは、軸方向の位置制限部が設けられており、弾性体のコネクタから離れる一端は、軸方向の位置制限部とインナーステータフレームとの間に位置する。
【００１２】
さらに、軸方向の位置制限部は、インナーステータフレームに螺合連結されるボルトであり、弾性体のコネクタから離れる一端は、インナーステータフレームと、ボルトのヘッド部との間に位置する。
【００１３】
さらに、弾性体のコネクタから離れる一端は、インナーステータフレームと、軸方向の位置制限部との間に圧迫される。
【００１４】
さらに、第1の遊星歯車機構のリングギアは、固定穴が設けられており、コネクタは、固定穴に挿入され、第1の遊星歯車機構のリングギアに連結される。
【００１５】
さらに、第1の遊星歯車機構は、リングギアの径方向のエッジに、軸方向に沿って延伸されているフランジが設けられており、固定穴は、径方向でフランジを貫通する貫通孔である。
【００１６】
さらに、コネクタは、フランジの固定穴を貫通し、フランジの内周面に当接される突起が設けられる。
【００１７】
さらに、モーターケーシング内に、モーター本体出力軸に連結され、かつ第1の遊星歯車機構と同軸配置され、モーターの入力を減速してから出力するための第２の遊星歯車機構がさらに固定される。
【００１８】
さらに、モーター本体出力軸は、順に連結される第1のボトムブラケット及び第２のボトムブラケットを有する自転車のボトムブラケットと同軸配置される。
【００１９】
さらに、第1の遊星歯車機構は、遊星キャリアにより入力され、太陽歯車により出力される形態で増速機構として使用される。
【００２０】
さらに、第1の遊星歯車機構の遊星キャリアと第1のボトムブラケットとの間は、第1のオーバーランニングクラッチが設けられている。
【００２１】
さらに、第２の遊星歯車機構は、リングギアがモーターケーシングに固定して連結され、太陽歯車により入力され、遊星キャリアにより出力される形態で減速機構として使用される。
【００２２】
さらに、第２の遊星歯車機構の遊星キャリアとミッドモーターの出力軸との間は、第２のオーバーランニングクラッチが設けられている。
【００２３】
さらに、第1のボトムブラケット及び第２のボトムブラケットは、軸コネクタを介して順に連結されている。
【００２４】
さらに、インナーステータフレームと、モーターケーシングとの間は、ボルトを介して固定して連結されている。
【００２５】
さらに、モーターアウターローターは、ベアリングを介してインナーステータフレームに装着され、かつモーター本体出力軸と一体に連結される。
【００２６】
電動アシスト自転車は、前記のいずれかに記載の自転車用ミッドモーターを備える。
【００２７】
本発明の技術方案は、少なくとも以下のようなメリット及び有益な効果を有する。
【００２８】
本発明の実施例が提供する自転車用ミッドモーターにおいて、モーターケーシングと、インナーステータフレーム（図示せず）を介してモーターケーシング内に固定されるモーターインナーステータと、インナーステータフレームに装着されるモーターアウターローターと、モーターアウターローターと一体に連結されるモーター本体出力軸と、インナーステータフレームの内部に設置されかつ人力の入力を増速してから出力する第1の遊星歯車機構と、インナーステータフレームの内部に固定して装着されかつ第1の遊星歯車機構のリングギアに連結される弾性体と、弾性体に装着されかつライダーから自転車へ提供するペダル踏力を検出するためのトルクセンサーと、を備える。これから分かるように、本発明の実施例が提供する自転車用ミッドモーターにおいて、トルクセンサーは第1の遊星歯車機構のリングギアにおける弾性体に設けられているので、ボトムブラケットの回転に応じて回動する必要なく、かつ第1の遊星歯車機構を介して動力を出力する時、リングギアにおける弾性体に逆方向のトルクを伝達することで、ライダーから自転車へ提供するペダル踏力を正確に検出することができ、同時に、無線電力供給および無線伝送方式を使用することを効果的に避けることで、構造の複雑さを大幅に簡素化し、システムのエネルギー消費及び生産コストを減らした。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
本発明の具体的な実施形態、または従来技術の技術方案をより明確に説明するために、以下、具体的な実施形態または従来技術の説明に必要な図面について簡単に説明する。以下の説明における図面は、本発明の一部の実施形態にすぎず、当業者にとって、創造的な労働なしにこれらの図面から他の図面を得られることは自明なことである。
【図１】図１は、本発明の実施例が提供する自転車用ミッドモーターの動作原理図である。
【図２】図２は、本発明の実施例が提供する自転車用ミッドモーターの内部構造の概略図。
【図３】図３は図２のＩＩＩ-ＩＩＩに沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面に結合し、本発明における技術案を明確かつ完全に説明する。説明される実施例は、本発明の実施例の一部の実施例にすぎず、全部の実施例ではないことは自明なことである。本発明における実施例に基づいて、当業者が創造的な労働なしに得られる他のすべての実施例は、いずれも本発明の保護範囲内に入るべきものである。
【００３１】
本発明の説明において、留意すべきものは、用語「内」、「外」などが指す方位や位置関係は、図面に基づく方位や位置関係であり、本発明の説明と簡単な説明を便利にするためのものにすぎず、表示される装置又は素子が、必ずしも特定の方位を持って特定の方位で構成または操作される必要があることを提示又は暗示するものではなく、本発明を制限するものと理解してはいけない。また、用語「第１」、「第２」は、説明のために使用されるものに過ぎず、相対的な重要性を提示または暗示するものと理解してはいけない。
【００３２】
本発明の説明において、留意すべきものは、別に明確に規定又は限定をしない限り、「設置」、「連結」などは、広い意味で理解しなければならず、例えば、固定連結とか着脱可能な連結であってもよく、又は一体連結であってよく、直接連結とか中間媒体を介しての間接連結であってもよく、二つの素子の内部の間の連通であってもよい。当業者は、具体的な状況に応じて、上述した用語を本発明の具体的な意味で理解してもよい。
【実施例】
【００３３】
実施例１：
図１は、本発明の実施例が提供する自転車用ミッドモーターの動作原理図である。本発明の実施例が提供する自転車用ミッドモーターは、モーターケーシング０１１と、インナーステータフレーム（図示せず）を介してモーターケーシング０１１内に固定されるモーターインナーステータ０１２と、インナーステータフレームに装着されるモーターアウターローター０１３と、モーターアウターローター０１３と一体に連結されるモーター本体出力軸０１４と、インナーステータフレームの内部に設置されかつ人力の入力を増速してから出力する第1の遊星歯車機構０１５と、インナーステータフレームの内部に固定して装着されかつ第1の遊星歯車機構０１５のリングギアに連結される弾性体０３１と、弾性体０３１に装着されかつライダーから自転車へ提供するペダル踏力を検出するためのトルクセンサー０３２と、を備える。
【００３４】
本発明の実施例が提供する自転車用ミッドモーターにおいて、図１に示すように、モーターケーシング０１１と、インナーステータフレーム（図示せず）を介してモーターケーシング０１１内に固定されるモーターインナーステータ０１２と、インナーステータフレームに装着されるモーターアウターローター０１３と、モーターアウターローター０１３と一体に連結されるモーター本体出力軸０１４と、インナーステータフレームの内部に設置されかつ人力の入力を増速してから出力する第1の遊星歯車機構０１５と、インナーステータフレームの内部に固定して装着されかつ第1の遊星歯車機構０１５のリングギアに連結される弾性体０３１と、弾性体０３１に装着されかつライダーから自転車へ提供するペダル踏力を検出するためのトルクセンサー０３２と、を備える。これから分かるように、本発明の実施例が提供する自転車用ミッドモーターにおいて、トルクセンサー０３２は第1の遊星歯車機構０１５のリングギアにおける弾性体０３１に設けられているので、ボトムブラケットの回転に応じて回動する必要なく、かつ第1の遊星歯車機構０１５を介して動力を出力する時、リングギアにおける弾性体０３１に逆方向のトルクを伝達することで、ライダーから自転車へ提供するペダル踏力を正確に検出することができ、同時に、無線電力供給および無線伝送方式を使用することを効果的に避けることで、構造の複雑さを大幅に簡素化し、システムのエネルギー消費及び生産コストを減らした。
【００３５】
ここで、弾性体０３１が、第1の遊星歯車機構０１５のリングギアに強固に連結されやすく、図１に示すように、本発明の実施例が提供する自転車用ミッドモーターにおいて、弾性体０３１は、コネクタ０３３を介して前記第1の遊星歯車機構０１５のリングギアに同軸で連結される。
【００３６】
ここで、補充して説明が必要なものは、自転車用ミッドモーターは、コントローラーにてライダーのサイクリンの意図を判断できるように、トルクセンサー（ねじり力センサー）によってサイクリング時のライダーから自転車に加える力を検出して提供し、人力の出力とモーターの動力の出力とが互いにマッチングされるように、人力の出力の程度に応じてミッドモーターの出力を制御することで、ライダーが希望する出力比で共通に電動アシスト自転車の走行を駆動する。
【００３７】
発明者は、自転車用ミッドモーターとして普通にモーター変速機構の減速モーターを使用し、構造において、同心軸の構造と平行軸の構造との二つに分かれることに気づいた。同心軸の構造とは、モーターの軸と自転車のボトムブラケットとが同心かつ同軸であることを意味し、平行軸の構造とは、モーターの軸が自転車のボトムブラケットに平行する位置に独立的に設置されることを意味する。実際の応用において、電動アシスト自転車の走行速度を確保するために、通常にミッドモーターによって減速比を合理的に配置し、ミッドモーターが同心軸の構造である場合、モーター全体の構造がよりシンプルになりかつ使用スペースもより減るように、ほとんど遊星歯車減速機構を利用し、ミッドモーターが平行軸の構造である場合、多段ギア減速によって比較的に大きな減速比を得て、モーターの回転速度が比較的に速くなるように、ほとんど円筒歯車減速機構を利用する。しかし、本願の発明者は、ミッドモーターが同心軸の構造である場合、遊星歯車減速機構の比較的に小さい減速比の制限で、モーターの回転速度が比較的に低くなり、電力密度が比較的に小さくなりやすく、モーターの性能を十分に発揮することができず、ミッドモーターが平行軸の構造である場合、多段円筒歯車減速機構を利用するため、モーターの体積が比較的に大きくかつ全体的に重くになりやすいことに気づいた。
【００３８】
上述の技術課題を解決するために、本発明の実施例が提供する自転車用ミッドモーターにおいて、図１に示すように、モーターケーシング０１１内に第２の遊星歯車機構０１６がさらに固定されており、第２の遊星歯車機構０１６は、モーター本体出力軸０１４に連結され、かつ第1の遊星歯車機構０１５に同軸配置され、モーターの入力を減速してから出力する。モーターケーシング０１１内、インナーステータフレームを介してモーターインナーステータ０１２が固定されており、かつインナーステータフレームの内部に、第1の遊星歯車機構０１５が装着されていると同時に、インナーステータフレームにモーターアウターローター０１３が装着されており、かつモーターアウターローター０１３がモーター本体出力軸０１４に一体に連結されるので、ミッドモーターの構造が比較的コンパクトで、かつ体積が比較的に小さく、全体の重量が比較的に軽くなる。また、モーターケーシング０１１内に、第２の遊星歯車機構０１６がさらに固定されており、第２の遊星歯車機構０１６は、モーター本体出力軸０１４に連結され、第1の遊星歯車機構０１５と同軸配置されると同時に、第1の遊星歯車機構０１５は、人力の入力を増速してから出力でき、第２の遊星歯車機構０１６は、モーターの入力を減速してから出力できるので、人力とモーターとの出力比を互いにマッチングすることができ、ミッドモーターが比較的高い回転速度を維持できるように確保して、ミッドモーターの性能が十分に発揮されるようにする。
【００３９】
また、本発明の実施例が提供する自転車用ミッドモーターにおいて、モーターインナーステータ０１２の外にモーターアウターローター０１３が装着されるので、電力密度が高くて、出力トルクが大きいという特徴を有することで、ミッドモーターの性能がより十分に発揮されることができる。
【００４０】
実際の応用において、ミッドモーターの体積を効果的に減らすために、本発明の実施例が提供する自転車用ミッドモーターにおいて、図１に示すように、前記モーター本体出力軸０１４は、自転車のボトムブラケット０２０と同軸配置され、かつ該ボトムブラケット０２０は、順に連結される第1のボトムブラケット０２１及び第２のボトムブラケット０２２を備えることで、ボトムブラケット０２０を第1のボトムブラケット０２１と第２のボトムブラケット０２２とを備えるセグメント構造に装着することにより、ボトムブラケット０２０の軸径が比較的に小さくなるようにし、同時に、モーター本体出力軸０１４は、ボトムブラケット０２０と同軸配置されて、ミッドモーター内部の軸方向と径方向のスペースを効果的に減らすことができ、さらにミッドモーターの体積を効果的に減らすことができ、ミッドモーター内部の他の部品がより多くの機能を実現できるようにする。
【００４１】
ここで、第1の遊星歯車機構０１５が人力の入力を増速してから出力できるように確保するために、本発明の実施例が提供する自転車用ミッドモーターにおいて、図１に示すように、前記第1の遊星歯車機構０１５のリングギアは、コネクタ０３３を介して弾性体０３１と同軸で連結され、該弾性体０３１は、インナーステータフレームの内部に固定して装着されてもよく、同時に、第1の遊星ギア機構０１５は、遊星キャリアにより入力され、太陽歯車により出力される形態で増速機構として使用できる。
【００４２】
具体的には、人力の伝送を便利にするために、本発明の実施例が提供する自転車用ミッドモーターにおいて、図１に示すように、前記第1の遊星歯車機構０１５の遊星キャリアと第1のボトムブラケット０２１との間に、第1のオーバーランニングクラッチ０１７が設けられ、人力は、ボトムブラケット０２０を介して入力され、該第1のオーバーランニングクラッチ０１７を介して第1の遊星歯車機構０１５の遊星キャリアに伝達され、さらに第1の遊星歯車機構０１５の太陽歯車により人力の増速出力が実現できる。
【００４３】
さらに、第２の遊星歯車機構０１６がモーターの入力を減速してから出力できるように確保するために、本発明の実施例が提供する自転車用ミッドモーターにおいて、図１に示すように、前記第２の遊星歯車機構０１６のリングギアはモーターケーシング０１１に固定して連結され、第２の遊星歯車機構０１６は、太陽歯車により入力され、遊星キャリアにより出力される形態で減速機構として使用でき、すなわち、モーター本体出力軸０１４は、第２の遊星歯車機構０１６の太陽歯車として動力の入力を実現し、第２の遊星歯車機構０１６の遊星キャリアにより動力が減速されて出力される。
【００４４】
さらに、前記動力の伝送を便利にするために、本発明の実施例が提供する自転車用ミッドモーターにおいて、図１に示すように、前記第２の遊星歯車機構０１６の遊星キャリアとミッドモーターの出力軸０１９との間に、第２のオーバーランニングクラッチ０１８が設けられ、ミッドモーターの動力はモーター本体出力軸０１４を介して出力されることができ、すなわち、第２の遊星歯車機構０１６の太陽歯車を介して入力され、順に第２の遊星歯車機構０１６の遊星キャリア及び第２のオーバーランニングクラッチ０１８を介してミッドモーターの出力軸０１９に伝達されて、動力の減速出力を実現する。
【００４５】
実際の応用において、ボトムブラケット０２０中の第1のボトムブラケット０２１と第２のボトムブラケット０２２とが同軸で順に連結されやすくように、本発明の実施例が提供する自転車用ミッドモーターにおいて、図１に示すように、前記第1のボトムブラケット０２１及び第２のボトムブラケット０２２は、いずれも内部が空いている中空構造であり、第1のボトムブラケット０２１と第２のボトムブラケット０２２とは、軸コネクタ０２３を介して順に連結される。
【００４６】
具体的には、モーターケーシング０１１内で、インナーステータフレームを介してモーターインナーステータ０１２が固定されやすくように、本発明の実施例が提供する自転車用ミッドモーターにおいて、前記インナーステータフレームとモーターケーシング０１１とは、ボルトを介して固定して連結されてもよく、さらにインナーステータフレームを介してモーターインナーステータ０１２を固定させてもよい。
【００４７】
さらに、モーターアウターローター０１３を容易に組み立て、かつ操作の過程での摩擦係数を効果的に低減するために、本発明の実施例が提供する自転車用ミッドモーターにおいて、前記モーターアウターローター０１３は、ベアリングを介してインナーステータフレームに装着されてモーター本体出力軸０１４に一体に連結されてもよい。
【００４８】
実施例２：
図２は、本発明の実施例が提供する自転車用ミッドモーターの内部構造概略図である。図３は、図２のＩＩＩ-ＩＩＩに沿う断面図である。図２及び図３を結合して参照する。本発明の実施例が提供する自転車用ミッドモーターは、モーターケーシング０１１、モーターインナーステータ０１２、モーターアウターローター０１３、モーター本体出力軸０１４、第1の遊星歯車機構０１５、ミッドモーターの出力軸０１９、ボトムブラケット０２０、弾性体０３１、トルクセンサー０３２及びインナーステータフレーム０４０を備える。
【００４９】
続いて図２を参照しすると、ボトムブラケット０２０は、回転可能にモーターケーシング０１１を貫通する。本実施例において、ボトムブラケット０２０とモーターケーシング０１１とは、ベアリングを介して連結されて、ボトムブラケット０２０がモーターケーシング０１１に対して自由に回動できる。ボトムブラケット０２０は、電動アシスト自転車のペダルに連結されて、人力の入力を実現する。モーター本体出力軸０１４の中に、ボトムブラケット０２０が離間して嵌め込まれ、ボトムブラケット０２０に対して回動することができる。モーターケーシング０１１内に、インナーステータフレーム０４０（図３に示す）を介してモーターインナーステータ０１２が固定されており、インナーステータフレーム０４０にモーターアウターローター０１３が装着されている。モーターアウターローター０１３は、ボトムブラケット０２０によって貫通される。モーターアウターローター０１３は、モーター本体出力軸０１４に連結される。モーターアウターローター０１３が回動する時、モーター本体出力軸０１４は、モーターアウターローター０１３の回動時に生成される動力を伝達する。本実施例において、モーターアウターローター０１３は、モーター本体出力軸０１４に一体に連結される。ミッドモーターの出力軸０１９は、ベアリングを介してボトムブラケット０２０においてボトムブラケット０２０に対して回動できる。ミッドモーターの出力軸０１９とモーターケーシング０１１とも、ベアリングを介して連結されて、モーターケーシング０１１に対して自由に回動できる。モーター本体出力軸０１４は、ミッドモーターの出力軸０１９にドライブ連結されて、電動アシスト自転車に動力を出力する。
【００５０】
続いて図２を参照すると、本実施例において、第1の遊星歯車機構０１５の太陽歯車は、第1の太陽歯車０１５１と呼ばれ、第1の遊星歯車機構０１５の遊星歯車は、第1の遊星歯車０１５２と呼ばれ、第1の遊星歯車機構０１５の遊星キャリアは、第1の遊星キャリア０１５３と呼ばれ、第1の遊星歯車機構０１５のリングギアは、第1のリングギア０１５４に呼ばれる。第1の遊星歯車機構０１５の中に、モーター本体出力軸０１４が嵌め込まれる。第1の遊星歯車機構０１５は、第1の遊星キャリア０１５３により入力され、第1の太陽歯車０１５１により出力される形態で動作する。第1の遊星歯車０１５２は、ボトムブラケット０２０にドライブ連結され、第1の太陽歯車０１５１は、ミッドモーターの出力軸０１９に連結される。人力で電動アシスト自転車を駆動して前進したり、人力電力ハイブリッドで電動アシスト自転車を駆動して前進しようとする場合には、人力は、ボトムブラケット０２０を介して第1の遊星キャリア０１５３に伝達され、第1の遊星キャリア０１５３は、第1の遊星歯車０１５２を介して第1の太陽歯車０１５１を回動させ、第1の太陽歯車０１５１は、動力をミッドモーターの出力軸０１９に伝達して、動力の出力を実現する。さらに、本実施例において、第1の太陽歯車０１５１は、円筒形であり、その中に、ボトムブラケット０２０が離間して嵌め込まれる。第1の太陽歯車０１５１は、モーター本体出力軸０１４とボトムブラケット０２０との間のギャップを貫通して、ミッドモーターの出力軸０１９に連結される。
【００５１】
図３を参照すると、弾性体０３１は、インナーステータフレーム０４０内に固定して装着され、弾性体０３１は、第1のリングギア０１５４に連結される。弾性体０３１にはトルクセンサー０３２が設けられている。トルクセンサー０３２は、ライダーから自転車へ提供するペダル踏力を検出できる。人力で電動アシスト自転車を駆動して前進したり、人力電力ハイブリッドで電動アシスト自転車を駆動して前進する場合には、人力は、電動アシスト自転車のペダルを介してボトムブラケット０２０に輸送され、ボトムブラケット０２０が回動する。ボトムブラケット０２０は、第1の遊星キャリア０１５３を回動させ、第1の遊星キャリア０１５３は、第1の遊星歯車０１５２を介して第1の太陽歯車０１５１を回動させ、第1の太陽歯車０１５１は、動力をミッドモーターの出力軸０１９に伝達する。そのとき、第1のリングギア０１５４は、ねじり力を受ける。第1のリングギア０１５４は、弾性体０３１を介してインナーステータフレーム０４０に連結されるので、弾性体０３１は、第1のリングギア０１５４の回動を受け止め、第1のリングギア０１５４は、受けるねじり力を弾性体０３１に伝達して、弾性体０３１に歪みが生じる。トルクセンサー０３２は、弾性体０３１の歪みに基づいて、弾性体０３１が受けるねじり力を検出し、即ち、ライダーから自転車へ提供するペダル踏力を測定する。トルクセンサー０３２は、弾性体０３１の歪みに基づいて、直接的に第1のリングギア０１５４から弾性体０３１に伝達するねじり力を検出するので、ライダーから自転へ提供するペダル踏力を正確に算出することができる。また、トルクセンサー０３２は、ボトムブラケット０２０に伴って回動しないので、トルクセンサー０３２の電力供給構造が簡素化になり、無線信号発射および受信機（またはその他の非接触式信号送信機）などの信号発射装置を設置する必要なく、信号増幅器、信号変調器、信号復調器などの信号強度を確保するための装置も設置する必要がなくて、構造の複雑さを極めて簡素化し、システムのエネルギー消費及び生産コストを減らした。
【００５２】
ここで、補充して説明が必要なものは、自転車用ミッドモーターは、コントローラーにてライダーのサイクリンの意図を判断できるように、トルクセンサー（ねじり力センサー）によってサイクリング時のライダーから自転車に加える力を検出して提供し、人力の出力とモーターの動力の出力とが互いにマッチングされるように、人力の出力の程度に応じてミッドモーターの出力を制御することで、ライダーが希望する出力比で共通に電動アシスト自転車の走行を駆動する。
【００５３】
続いて図３を参照すると、本実施例において、三つの弾性体０３１が設置されており、３つの弾性体０３１は、第1のリングギア０１５４の軸心を囲んで均一に配置される。他の実施例において、弾性体０３１の数量に限定しない。
【００５４】
続いて図３を参照すると、本実施例において、弾性体０３１は、コネクタ０３３を介して第1のリングギア０１５４に連結される。これにより、弾性体０３１と、第1のリングギア０１５４との連結がより安定である。他の実施例において、弾性体０３１は、第1のリングギア０１５４に直接的に連結可能であることを理解すべきである。さらに、本実施例において、弾性体０３１は長いストリップの形態である。弾性体０３１の一端は、インナーステータフレーム０４０に固定して連結され、弾性体０３１の他端は、コネクタ０３３に連結される。トルクセンサー０３２は、弾性体０３１の両端の間に位置する。弾性体０３１の歪みは、主にその両端の間に集まるので、前記構造で構成される場合、弾性体０３１の歪みは、トルクセンサー０３２によってより容易に検出でき、検出の精度を高めることができる。さらに説明が必要であるものは、本実施例において、弾性体０３１は、アーチ型でありかつ第1のリングギア０１５４と同軸である。このような構造によって、第1のリングギア０１５４が受けるトルクは、可能な限り完全に弾性体０３１に伝達するようになって、弾性体０３１の歪みは、可能な限り、その長さ方向で反映されるようになって、トルクセンサー０３２の検出精度を高めた。
【００５５】
続いて図３を参照すると、本実施例において、インナーステータフレーム０４０には軸方向の位置制限部０４１が設置されており、弾性体０３１のコネクタ０３３から離れる一端は、軸方向の位置制限部０４１とインナーステータフレーム０４０の間に位置する。これにより、第1のリングギア０１５４についての弾性体０３１の軸方向の変位を制限でき、弾性体０３１が安定して動作できる。本実施例において、軸方向の位置制限部０４１は、インナーステータフレーム０４０に螺合連結されるボルトであり、これにより、軸方向の位置制限部０４１はインナーステータフレーム０４０に着脱可能に連結できる。該ボルトは、ヘッド部とスタッドとを備え、ボルトのヘッド部はスタッドの径方向でスタッドより突出される。弾性体０３１のコネクタ０３３から離れる一端は、ボルトのヘッド部とインナーステータフレーム０４０との間に位置することで、第1のリングギア０１５４に対する弾性体０３１の軸方向の変位を制限する。好ましくは、弾性体０３１がコネクタ０３３から離れる一端は、軸方向の位置制限部０４１とインナーステータフレーム０４０との間に圧迫される。本実施例において、弾性体０３１のコネクタ０３３から離れる一端は、ボルトのヘッド部とインナーステータフレーム０４０との間に圧迫されることで、第1のリングギア０１５４に対する弾性体０３１の軸方向の変位をよりよく制限する。
【００５６】
続いて図３を参照すると、本実施例において、コネクタ０３３は、以下で述べる方式で第1のリングギア０１５４に連結される。第1のリングギア０１５４には、固定穴０１５５が設けられている。コネクタ０３３は、固定穴０１５５に挿入されることで、第1のリングギア０１５４に連結される。コネクタ０３３を固定穴０１５５に挿入させることで、コネクタ０３３と第1のリングギア０１５４との連結を実現し、組み立てがより容易になって、組み立ての難易度が低くなった。さらに、本実施例において、第1のリングギア０１５４の径方向のエッジには、軸方向に沿って延伸されているフランジ０１５６が設けられており、固定穴０１５５は、径方向でフランジ０１５６を貫通する貫通孔である。コネクタ０３３は、固定穴０１５５を貫通する。コネクタ０３３には、突起０３３１が設けられており、突起０３３１はフランジ０１５６の内周面に当接される。このように、コネクタ０３３が固定穴０１５５から離脱することを避けることができ、動作の安定性を高めた。
【００５７】
発明者は、自転車用ミッドモーターとして普通にモーター変速機構の減速モーターを使用し、構造において、同心軸の構造と平行軸の構造との二つに分かれることに気づいた。同心軸の構造とは、モーターの軸と自転車のボトムブラケットとが同心かつ同軸であることを意味し、平行軸の構造とは、モーターの軸が自転車のボトムブラケットに平行する位置に独立的に設置されることを意味する。実際の応用において、電動アシスト自転車の走行速度を確保するために、通常にミッドモーターによって減速比を合理的に配置し、ミッドモーターが同心軸の構造である場合、モーター全体の構造がよりシンプルになりかつ使用スペースもより減るように、ほとんど遊星歯車減速機構を利用し、ミッドモーターが平行軸の構造である場合、多段ギア減速によって比較的に大きな減速比を得て、モーターの回転速度が比較的に速くなるように、ほとんど円筒歯車減速機構を利用する。しかし、本願の発明者は、ミッドモーターが同心軸の構造である場合、遊星歯車減速機構の比較的に小さい減速比の制限で、モーターの回転速度が比較的に低くなり、電力密度が比較的に小さくなりやすく、モーターの性能を十分に発揮することができず、ミッドモーターが平行軸の構造である場合、多段円筒歯車減速機構を利用するため、モーターの体積が比較的に大きくかつ全体的に重くになりやすいことに気づいた。
【００５８】
上述した技術課題を解決するために、本発明の実施例が提供する自転車用ミッドモーターにおいて、図２に示すように、モーターケーシング０１１内に第２の遊星歯車機構０１６がさらに固定されている。本実施例において、第２の遊星歯車機構０１６の遊星歯車は、第２の遊星歯車０１６２と呼ばれ、第２の遊星歯車機構０１６の遊星キャリアは、第２の遊星キャリア０１６３と呼ばれ、第２の遊星歯車機構０１６のリングギアは、第２のリングギア０１６４と呼ばれる。モーター本体出力軸０１４の外周面に鋸歯が設けられて、第２の遊星歯車０１６２に噛合されており、モーター本体出力軸０１４は、第２の遊星歯車機構０１６の太陽歯車として使用される。第２の遊星歯車機構０１６は、太陽歯車に入力され、第２の遊星キャリア０１６３により出力される形態で動作される。第２のリングギア０１６４はモーターケーシング０１１に固定して連結される。第２の遊星キャリア０１６３はミッドモーターの出力軸０１９にドライブ連結される。第２の遊星歯車機構０１６は、モーターの入力を減速してから出力することができ、第1の遊星歯車機構０１５は、人力の入力を増速してから出力するので、人力とモーターの出力比とを互いにマッチングすることができ、ミッドモーターが比較的に高い回転速度を維持できるように確保し、ミッドモーターの性能が十分に発揮されるようにする。
【００５９】
また、本発明の実施例が提供する自転車用ミッドモーターにおいて、モーターインナーステータ０１２の外にモーターアウターローター０１３が装着されるので、電力密度が高くて、出力トルクが大きいという特徴を有することで、自転車用ミッドモーターの性能がより十分に発揮されることができる。
【００６０】
続いて図２を参照すると、自転車用ミッドモーターの体積を効果的に減らすために、本発明の実施例が提供する自転車用ミッドモーターにおいて、図１に示すように、前記モーター本体出力軸０１４は、自転車のボトムブラケット０２０と同軸配置され、かつ該ボトムブラケット０２０は、順に連結される第1のボトムブラケット０２１及び第２のボトムブラケット０２２を備えることで、ボトムブラケット０２０を第1のボトムブラケット０２１と第２のボトムブラケット０２２とを備えるセグメント構造に装着することにより、ボトムブラケット０２０の軸径が比較的に小さくなるようにし、同時に、モーター本体出力軸０１４は、ボトムブラケット０２０と同軸配置されて、ミッドモーター内部の軸方向と径方向のスペースを効果的に減らすことができ、さらにミッドモーターの体積を効果的に減らすことができ、ミッドモーター内部の他の部品がより多くの機能を実現できるようにする。さらに、ボトムブラケット０２０中の第1のボトムブラケット０２１と第２のボトムブラケット０２２とが同軸で順に連結されやすくように、本発明の実施例において、第1のボトムブラケット０２１及び第２のボトムブラケット０２２は、いずれも内部が空いている中空構造であり、第1のボトムブラケット０２１と第２のボトムブラケット０２２とは、軸コネクタ０２３を介して順に連結される。
【００６１】
モーターケーシング０１１内で、インナーステータフレーム４０を介してモーターインナーステータ０１２が固定されやすくように、本発明の実施例において、前記インナーステータフレーム４０とモーターケーシング０１１とは、ボルトを介して固定して連結されてもよく、さらにインナーステータフレーム４０を介してモーターインナーステータ０１２を固定させてもよい。モーターアウターローター０１３を容易に組み立て、かつ操作の過程での摩擦係数を効果的に低減するために、本発明の実施例がにおいて、モーターアウターローター０１３は、ベアリングを介してインナーステータフレーム４０に装着されてモーター本体出力軸０１４に一体に連結されてもよい。
【００６２】
人力の伝送を便利にするために、本発明の実施例が提供する自転車用ミッドモーターにおいて、図２に示すように、第1の遊星歯車機構０１５の遊星キャリアと第1のボトムブラケット０２１との間に、第1のオーバーランニングクラッチ０１７が設けられ、人力は、ボトムブラケット０２０を介して入力され、該第1のオーバーランニングクラッチ０１７を介して第1の遊星歯車機構０１５の遊星キャリアに伝達され、さらに第1の遊星歯車機構０１５の太陽歯車により人力の増速出力が実現できる。図３を参照すると、第1のオーバーランニングクラッチ０１７の作用で、第1のリングギア０１５４は、図３のＡ方向に沿うねじり力を受けて、Ａ方向に沿って傾向を持つ。前記動力の伝送を便利にするために、本発明の実施例において、図２に示すように、第２の遊星歯車機構０１６の遊星キャリアとミッドモーターの出力軸０１９との間に、第２のオーバーランニングクラッチ０１８が設けられ、ミッドモーターの動力はモーター本体出力軸０１４を介して出力されることができ、すなわち、第２の遊星歯車機構０１６の太陽歯車を介して入力され、順に第２の遊星歯車機構０１６の遊星キャリア及び第２のオーバーランニングクラッチ０１８を介してミッドモーターの出力軸０１９に伝達されて、動力の減速出力を実現する。
【００６３】
実施例３：
本実施例は、実施例１または実施例２に記載の自転車用ミッドモーターを備える電動アシスト自転車（図示せず）を提供する。
【００６４】
産業上の利用可能性：
本発明の実施例が提供する自転車用ミッドモーターにおいて、トルクセンサーは第1の遊星歯車機構のリングギアにおける弾性体に設けられているので、ボトムブラケットの回転に応じて回動する必要なく、かつ第1の遊星歯車機構を介して動力を出力する時、リングギアにおける弾性体に逆方向のトルクを伝達することで、ライダーから自転車へ提供するペダル踏力を正確に検出することができ、同時に、無線電力供給および無線伝送方式を使用することを効果的に避けることで、構造の複雑さを大幅に簡素化し、システムのエネルギー消費及び生産コストを減らした。
【００６５】
最後に、留意すべき点は、以上の各実施例は、本発明の技術方案を説明するために使用され、これを制限しようとするものではなく、前述の各実施例を参照して、本発明について詳細に説明したが、当業者にとって、依然と前述の実施例に記載された技術方案について変更、又は、その一部もしくは全部の技術の特徴について均等な置換を行ってもよく、これらの変更や置換において、その対応する技術方案は、本質的に本発明の各実施例の技術方案の範囲を逸脱しないことを理解しすべきである。
【符号の説明】
【００６６】
０１１：モーターケーシング
０１２：モーターインナーステータ
０１３：モーターアウターローター
０１４：モーター本体出力軸
０１５：第1の遊星歯車機構
０１５１：第1の太陽歯車
０１５２：第1の遊星歯車
０１５３：第1の遊星キャリア
０１５４：第1のリングギア
０１５５：固定穴
０１５６：フランジ
０１６：第２の遊星歯車機構
０１６２：第２の遊星歯車
０１６３：第２の遊星キャリア
０１６４：第２のリングギア
０１７：第1のオーバーランニングクラッチ
０１８：第２のオーバーランニングクラッチ
０１９：ミッドモーターの出力軸
０２０：ボトムブラケット
０２１：第1のボトムブラケット
０２２：第２のボトムブラケット
０２３：軸コネクタ
０３１：弾性体
０３２：トルクセンサー
０３３：コネクタ
０３３１：突起
０４０：インナーステータフレーム
０４１：軸方向の位置制限部
【図１】
2019521902.tif 000003
【図２】
2019521902.tif 000004
【図３】
2019521902.tif 000005
【国際調査報告】
2019521902.tif 000006
2019521902.tif 000007
2019521902.tif 000008
2019521902.tif 000009
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