(57)【要約】【課題】車輪部の回転ドラムに内蔵された駆動モータの放熱を高め、浸潤した水を速やかに排水する電動アシスト自転車の駆動部を提供する。【解決手段】アシスト運転において、駆動モータに大きな負荷がかかり回転ドラム内の温度が上昇しても、２つのブラシ１４は下方に互いに鋭角で配置され、回転ドラム８の側面には複数のモータ冷却用の空気穴２３が設けられているので、熱は適当に放出され直流ブラシモータの温度上昇を防止することができる。また、回転ドラム８内にモータ冷却用の空気穴２３や複数の水抜き兼用の空気穴２４から雨水が浸入しても、下方を向いた水抜き兼用の空気穴２４から外部に排出され、回転ドラム内を高湿度等にして制御回路等の部品を損傷させることを防ぎ、錆や絶縁低下によるレアショート等の問題を生じることがない。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪の車軸を中心に該車輪と共に回転する回転ドラムと、該回転ドラムに内装されるモータ及び減速機構とを備えており、前記車輪を人力による人力駆動力に加えてモータによる電動駆動力により駆動する電動アシスト自転車の駆動部において、前記回転ドラムに冷却用空気穴を設け、モータへの給電部又は給電コード穴が下方になるように配置したことを特徴とする電動アシスト自転車の駆動部。
【請求項２】
前記冷却用空気穴は前記ドラムの側面と底面に配置したことを特徴とする請求項１記載の電動アシスト自転車の駆動部。
【請求項３】
前記給電部はブラシによって構成され、前記ブラシは下方に互いに鋭角で配置されることを特徴とする請求項１記載の電動アシスト自転車の駆動部。
【請求項４】
前記ブラシの周りを基板ケースで覆ったことを特徴とする請求項１又は請求項３記載の電動アシスト自転車の駆動部。
【請求項５】
前記ブラシの周りを覆う基板ケースを前記ブラシの上方に配置したことを特徴とする請求項４記載の電動アシスト自転車の駆動部。
【請求項６】
前記基板ケースはモータカバーを覆うことを特徴とする請求項４又は請求項５記載の電動アシスト自転車の駆動部。
【請求項７】
前記基板ケースはモールドして防水処理されたもので形成したことを特徴とする請求項４乃至請求項６記載の電動アシスト自転車の駆動部。
【請求項８】
前記基板ケースとモータケース間に、給電用コードを配線したことを特徴とする請求項４乃至請求項７記載の電動アシスト自転車の駆動部。
【請求項９】
前記電動駆動力は前記人力駆動力に応じて駆動し、前記人力駆動力を検出するセンサを回転ドラムに取付け、該センサが取り付けられるセンサケースの表面に凹凸を形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項８記載の電動アシスト自転車の駆動部。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人力の駆動力をモータの駆動力によって補助する電動アシスト自転車の駆動部に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、人力による人力駆動部とモータによる電動駆動部との両方を兼ね備え、人力による駆動力の大きさに応じてモータを駆動し、人力の駆動力をモータの駆動力によって補助する電動自転車、所謂、電動アシスト自転車が人気を呼んでいる。
【０００３】
このような駆動タイプの電動アシスト自転車の例を図面に基づいて説明する。図１はアシスト自転車の全体斜視図であり、アシスト自転車本体のフロントバスケット１の下にバッテリ２が設置され、後輪ハブ３にモータ駆動部が内蔵して設置される。人による踏力はペダル４、クランク５、チエーン６を経て後輪駆動部の人力入力部へと伝達される。
【０００４】
後輪部の回転ドラムに内蔵された駆動モータは、ステータとローターから構成され、ステータとケーシングは、内面にマグネットが固着された鋳鉄からなる円筒状のヨークを、自転車本体に固定されるモータカバーにより両側から挟持して形成したものがある。
【０００５】
また、電動アシスト自転車の駆動部の小型化には、モータの小型化が必須のことであり、車輪部の回転ドラム内に駆動モータのステータヨークを配置し、該ステータヨークの左右にケーシングを配置して、ケーシング取付用ネジ孔を介してネジ止め等によってステータとケーシングを一体として駆動モータのステータを構成し、モータの小型化を図るものが提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、駆動モータは防水のため密閉型の構成とするため、小型化を図ると内部に発生する熱により直流ブラシモータにおいては温度上昇が大きくなるので、登坂時にはモータ焼損を防止する対策が必要となる。温度上昇を防ぐための簡単な手段は、車輪と共に回転する回転ドラムに穴を開けて冷却することであるが、雨水が浸入して錆や絶縁低下によるレアショート等の問題対策が必要となる。また、密閉型にしても回転ドラムと車軸との隙間など、思わぬところから水が浸潤することがあるが、密閉型であるが故に侵入した水が回転ドラム外に出ることができず、回転ドラム内を高湿度等にして内装された制御回路等の部品を損傷させる原因となっていた。
【０００７】
そこで本発明は、車輪部の回転ドラムに内蔵された駆動モータの放熱を高め、浸潤した水を速やかに排水することを可能とし、モータの小型化を図ることができる電動アシスト自転車の駆動部を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明の請求項１に係る電動アシスト自転車の駆動部は、車輪の車軸を中心に該車輪と共に回転する回転ドラムと、該回転ドラムに内装されるモータ及び減速機構とを備えており、前記車輪を人力による人力駆動力に加えてモータによる電動駆動力により駆動する電動アシスト自転車の駆動部において、前記回転ドラムに冷却用空気穴を設け、モータへの給電部または給電コード穴が下方になるように配置した構成とした。
【０００９】
この発明の請求項２に係る電動アシスト自転車の駆動部は、車輪の車軸を中心に該車輪と共に回転する回転ドラムと、該回転ドラムに内装されるモータ及び減速機構とを備えており、前記車輪を人力による人力駆動力に加えてモータによる電動駆動力により駆動する電動アシスト自転車の駆動部において、前記回転ドラムの側面と底面に冷却用空気穴を設け、モータへの給電部または給電コード穴が下方になるように配置した構成とした。
【００１０】
これにより、アシスト運転において、駆動モータに大きな負荷がかかるような運転状態には、回転ドラム内の温度が上昇するが、回転ドラムの側面には複数のモータ冷却用の空気穴が設けられているので、熱は適当に放出されモータの温度上昇を防止することができる。また、回転ドラム内に水が浸入しても、底面の水抜き兼用の空気穴から外部に排出され、回転ドラム内を高湿度等にして制御回路等の部品を損傷させることを防ぎ、錆や絶縁低下によるレアショート等を防止できる。
【００１１】
この発明の請求項３に係る電動アシスト自転車の駆動部は、車輪の車軸を中心に該車輪と共に回転する回転ドラムと、該回転ドラムに内装される、モータ及び減速機構とを備えており、前記車輪を人力による人力駆動力に加えてモータによる電動駆動力により駆動する電動アシスト自転車の駆動部において、前記回転ドラムに冷却用空気穴を設け、モータへの給電用のブラシは下方に互いに鋭角で配置し、ブラシの挿入穴またはブラシへの給電コード穴が下方になるように配置した構成とした。
【００１２】
この発明の請求項４に係る電動アシスト自転車の駆動部は、車輪の車軸を中心に該車輪と共に回転する回転ドラムと、該回転ドラムに内装されるモータ及び減速機構とを備えており、前記車輪を人力による人力駆動力に加えてモータによる電動駆動力により駆動する電動アシスト自転車の駆動部において、前記回転ドラムに冷却用空気穴を設け、モータへの給電用のブラシは下方に互いに鋭角で配置し、ブラシの挿入穴またはブラシへの給電コード穴が下方になるように配置し、前記ブラシの周りを基板ケースで覆った構成とした。
【００１３】
この発明の請求項５に係る電動アシスト自転車の駆動部は、車輪の車軸を中心に該車輪と共に回転する回転ドラムと、該回転ドラムに内装されるモータ及び減速機構とを備えており、前記車輪を人力による人力駆動力に加えてモータによる電動駆動力により駆動する電動アシスト自転車の駆動部において、前記回転ドラムに冷却用空気穴を設け、モータへの給電用のブラシは下方に互いに鋭角で配置し、ブラシの挿入穴またはブラシへの給電コード穴が下方になるように配置し、前記ブラシの周りを覆う基板ケースを前記ブラシの上方に配置した構成とした。
【００１４】
この発明の請求項６に係る電動アシスト自転車の駆動部は、車輪の車軸を中心に該車輪と共に回転する回転ドラムと、該回転ドラムに内装されるモータ及び減速機構とを備えており、前記車輪を人力による人力駆動力に加えてモータによる電動駆動力により駆動する電動アシスト自転車の駆動部において、前記回転ドラムに冷却用空気穴を設け、モータへの給電用のブラシは下方に互いに鋭角で配置し、ブラシの挿入穴またはブラシへの給電コード穴が下方になるように配置し、前記ブラシの周りを覆う基板ケースはモータカバーを覆うように配置した構成とした。
【００１５】
この発明の請求項７に係る電動アシスト自転車の駆動部は、上記請求項４乃至請求項６に記載の前記基板ケースはモールドして防水処理されたもので形成した構成とした。
【００１６】
これにより、２つのブラシは下方に互いに鋭角で配置し、コード線の孔を兼用するブラシ交換用開口部は夫々下向きに形成され、また、ブラシのブラシ交換用開口部とその周囲をモールドして防水処理された基板ケースで覆い、あるいは該基板ケースをブラシの上方に配置し、又は該基板ケースはモータケースを覆うことにより、ブラシの上方から浸入した雨水等がブラシと電源端子部分に直接かかることを防止することができる。
【００１７】
この発明の請求項８に係る電動アシスト自転車の駆動部は、上記請求項４乃至請求項７に記載の電動アシスト自転車の駆動部において、前記基板ケースとモータケース間に、給電用コードを配線した構成とした。
【００１８】
これにより、給電用コードが基板ケースとモータケース間の隙間を利用して配線されるので、回転体と同じ場所に配置する場合に注意を要するコードの収納位置を簡単に確保できる。
【００１９】
この発明の請求項９に係る電動アシスト自転車の駆動部は、請求項１乃至請求項８記載の電動アシスト自転車の駆動モータにおいて、回転ドラムにセンサを取付け、該センサが取り付けられるセンサケースの表面に凹凸を形成した構成とした。
【００２０】
これにより、トルクセンサケースの表面に凸凹部が形成されて不均一な面とされているので、トルクセンサが車軸と共に回転する時に、回転ドラム内の空気を凹凸が攪拌してモータの冷却効果を高め、モータを小型化することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電動アシスト自転車の駆動部を図面に基づいて説明する。本発明は前輪駆動タイプ又は後輪駆動タイプのいずれにも適用できる。図２は回転ドラムの構成図であり、図２（Ａ）は後輪の回転ドラムに内蔵された駆動部の構造の正面断面図を、図２（Ｂ）は側面図示す。後輪ハブ３の構成を大別すると、後輪と連動されて回転する回転ドラム８とアシスト自転車本体の車軸７に固定される固定側ケーシング９とを備え、回転ドラム８の周囲には自転車のスポークが取付けられている。
【００２２】
後輪の回転ドラム８には、車軸７に実装されたスプロケットからなる人力入力部１１と、遊星ギヤ（図示なし）を内蔵した変速機１２、トルクセンサ１６、モータのステータコア２０とブラシ１４が設けられ、ステータコア２０の内側に配置されたモータ軸に固着されるロータ１７、該ロータ１７の回転力を回転ドラム８に伝達する遊星ギヤ１３からなる減速機が内蔵されている。
【００２３】
更に、固定側ケーシング９にはモータの制御回路を収納する基板ケース１５が固定され、車軸７の他端にはキャップケーシング１０と、固定側ケーシング９にはブレーキ１９が配置されている。回転ドラム８の側面と底面には複数のモータ冷却用の空気穴２３と水抜きを兼用の空気穴２４を設ける。この結果、図２（Ｂ）の回転ドラム８の人力入力部１１側からの側面図に示すように、回転ドラム８に設けられる複数の空気穴２３と人力入力部１１の配置状態となる。
【００２４】
図３に空気穴２３，２４の配置の詳細図を示す。図３（Ａ）は回転ドラム８の外周正面断面図の一部を示し、複数のモータ冷却用の空気穴２３と複数の水抜き兼用の空気穴２４の、回転ドラム８の外周における配置状態が示されており、図３（Ｂ）は回転ドラム８の点線での断面図を示し、その周囲に等間隔で複数の水抜き兼用の空気穴２４が配置されている。
【００２５】
図４はブラシ周辺部材の取付状態を説明するための、図４（Ａ）は回転ドラムに内蔵された駆動部の構造の側面部分断面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の一点鎖線での断面図で、外方よりブラシ側を見た図を示す。ここで図４の回転ドラムの各部の符号は図２（Ａ）と同一であるが一部付与を省略している。２つのブラシ１４は下方に互いに鋭角で配置されている。これにより浸入した雨水等が直接影響することから防御している。
【００２６】
図５はブラシ周辺部材の取付けに関する他の実施例の説明図である。図５（Ａ）は回転ドラムに内蔵された駆動部の構造の側面部分断面図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の一点鎖線での断面図を示す。ここで図５の回転ドラムの各部の符号は図２（Ａ）と同一であるが一部付与を省略している。２つのブラシ１４は下方に互いに鋭角で配置され、コード線２２の穴を兼用し、かつブラシ交換を容易に行なうことができるように、ブラシ交換用開口部２５は夫々下向きに形成した。
【００２７】
図６はブラシ周辺部材の取付けに関する更に他の実施例の説明図である。図６（Ａ）は回転ドラムに内蔵された駆動部の構造の側面部分断面図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）の一点鎖線での断面図を示す。ここで図６の回転ドラムの各部の符号は図２（Ａ）と同一であるが一部付与を省略している。２つのブラシ１４は下方に互いに鋭角で配置され、コード線２２の孔を兼用するブラシ交換用開口部２５は夫々下向きに形成される。更に、ブラシ１４のブラシ交換用開口部２５とその周囲をモールドして防水処理された基板ケース２６で覆ったものである。
【００２８】
図６のように、基板ケース２６がブラシ１４のブラシ交換用開口部２５とその周囲を覆う形態だけでなく、基板ケース２６でブラシ１４の上方に配置する形態のもの、あるいは基板ケース２６はモータケースを覆う形態のものであっても良い。
【００２９】
次に、基板ケース２６でブラシ１４の上方に配置する形態のものについて、ステータコア２０とブラシ１４及び基板ケース２６の配置関係を図７の部分部分に分解した図により説明する。図においてはブラシ１４，１４は、実際とは異なり左上方向に鋭角に配置された状態を示し、同図（Ａ）はステータコア２０の正面断面図を、同図（Ｂ）は側面断面図を示している。
【００３０】
ステータコア２０は、回転ドラム８内の左右のモータケース１８により挟持して保持されている。モータケース１８はネジにより固定ケーシングに固定される。ステータコア２０に形成したマグネット挿入孔にはマグネット２７が挿入され、隣接する２つのマグネット２７によって一極を構成し、その内側にはロータ（図示せず）が回動自在に配置される。
【００３１】
図７（Ｃ）は基板ケース２６の側面断面図を、同図（Ｄ）は正面断面図を示している。基板ケース２６をモータケース１８に嵌合させて、ブラシ１４の部分を除きその周りを覆っている。即ち、２つのブラシ１４が下方に互いに鋭角で配置された場合は、ブラシ１４の上方周囲を覆っている。基板ケース２６はモールドして防水処理されたもので形成されているので、ブラシ１４の上方から浸入した雨水等がブラシ１４にかかることを防止している。
【００３２】
また、ステータコア２０の一部に配線溝２８を形成することにより、そこを通って導入された給電用コード２２を、基板ケース２６とモータケース１８の間の隙間を通って配線することができる。
【００３３】
また、図８は回転ドラム８内に取付けられるトルクセンサ１６の外観図であり、図８（Ａ）はトルクセンサケース２９の正面図、図８（Ｂ）はケース２９側面図を示す。ケース２９の表面には凸部３０，３１が形成されて凹凸のある不均一な面とされている。これにより、トルクセンサ１６が車軸７と共に回転する時に、回転ドラム８内の空気を凹凸が攪拌してモータの冷却効果を高めるように工夫されている。
【００３４】
このように構成された回転ドラム内の駆動モータには、給電コード線２２からの電流をブラシ１４と整流子２１を介してロータ１７の電機子巻線に給電し、その回転力を、遊星ギヤ装置からなる３段ギヤの減速機１３を介して回転ドラム８に伝達されるように構成されている。
【００３５】
減速機となる遊星ギヤ装置は外歯車と３個の遊星ギヤ１３から構成されており、遊星ギヤ１３の一方は遊星ギヤキャリアと兼用したモータカバー１８によって保持され、他方は遊星ギヤプレートによって保持されており、ロータ１７が固定された回動自在のモータ軸の一端にはピニオンギヤが形成され、遊星ギヤ１３と係合され、更に遊星ギヤ１３は回転ドラム８に固定された外歯車と係合して、ロータ１７の回転力を減速して回転ドラム８に伝達する。
【００３６】
運転者がペダル４を踏むことでクランク５が回転し、チェーン６を介して人力入力部１１に伝達され、変速機１２を介して、踏力に応じたトルクはトルクセンサ１６により検出され、固定側ケーシング９に固定されている基板ケース１５内のモータ制御回路に供給される。モータ制御回路は人力による駆動力の大きさに応じて、プログラムに従ってモータの駆動力を制御し、人力の駆動力をモータの駆動力によってアシストする。
【００３７】
このようなアシスト運転において、駆動モータに大きな負荷がかかるような運転状態、即ち、長い上り坂を登坂する場合などには、回転ドラム内の温度が上昇するが、回転ドラム８の側面には複数のモータ冷却用の空気穴２３が設けられているので、熱は適当に放出され直流ブラシモータの温度上昇を防止することができる。
【００３８】
また、回転ドラム８内に水が浸潤したり、モータ冷却用の空気穴２３や複数の水抜き兼用の空気穴２４から雨水が浸入しても、下方を向いた水抜き兼用の空気穴２４から外部に排出され、回転ドラム内を高湿度等にして制御回路等の部品を損傷させることを防ぎ、錆や絶縁低下によるレアショート等の問題を生じることがない。
【００３９】
そして、２つのブラシ１４は下方に互いに鋭角で配置し、コード線２２の孔を兼用するブラシ交換用開口部２５は夫々下向きに形成され、また、ブラシ１４のブラシ交換用開口部２５とその周囲をモールドして防水処理された基板ケース２６で覆い、あるいは基板ケース２６でブラシ１４の上方に配置し、又は基板ケース２６はモータケースを覆うことにより、ブラシ１４の上方から浸入した雨水等がブラシ１４と電源端子部分に直接かかることを防止することができる。
【００４０】
更に、トルクセンサケース２９の表面に凸部３０，３１が形成されて凹凸のある不均一な面とされていることにより、トルクセンサ１６が車軸７と共に回転する時に、回転ドラム８内の空気を凹凸が攪拌してモータの冷却効果を高め、モータを小型化することができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように、本発明の電動アシスト自転車の駆動部は、アシスト運転において、駆動モータに大きな負荷がかかり回転ドラム内の温度が上昇しても、回転ドラムの側面に複数のモータ冷却用の空気穴から熱は適当に放出され駆動モータの温度上昇を防止することができ、回転ドラム内に浸潤した雨水等は下方を向いた水抜き兼用の空気穴から外部に排出され、回転ドラム内を高湿度等にして制御回路等の部品を損傷させることを防ぎ、錆や絶縁低下によるレアショート等の問題から駆動部を保護することができる。
【００４２】
また、ブラシ交換用開口部と電源端子部分を防水処理された基板ケースで覆うことにより、ブラシの上方から浸入した雨水等が直接かかることを防止することができる。更に、トルクセンサケースの表面に凹凸部を形成して不均一な面とすることにより、トルクセンサが車軸と共に回転する時に、回転ドラム内の空気を凹凸が攪拌してモータの冷却効果を高めることができ、モータを小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電動アシスト自転車全体図。
【図２】本発明の回転ドラムの構成図。
【図３】回転ドラムの空気穴の配置の詳細図。
【図４】本発明のブラシ周辺部材の取付状態図。
【図５】本発明のブラシ周辺部材の他の取付状態図。
【図６】本発明のブラシ周辺部材の他の取付状態図。
【図７】本発明のステータとブラシ及び基板ケースの配置関係図。
【図８】本発明のトルクセンサの外観図。
【符号の説明】
１　　　　　　　フロントバスケット
２　　　　　　　バッテリ
３　　　　　　　後輪ハブ
７　　　　　　　車軸
８　　　　　　　回転ドラム
９　　　　　　　固定側ケーシング
１０　　　　　　キャップケーシング
１１　　　　　　人力入力部
１２　　　　　　変速機
１３　　　　　　減速機
１４　　　　　　ブラシ
１５　　　　　　基板ケース
１６　　　　　　トルクセンサ
１７　　　　　　ロータ
１８　　　　　　モータケース
２０　　　　　　ステータコア
２１　　　　　　整流子
２２　　　　　　コード線
２３　　　　　　冷却用の空気穴
２４　　　　　　水抜用の空気穴
２５　　　　　　ブラシ交換用開口部
２６　　　　　　基板ケース
２７　　　　　　磁石
２８　　　　　　コード溝
２９　　　　　　トルクセンサケース
３０，３１　　　凸部
【図１】
2004025941.tif 000003
【図２】
2004025941.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004025941.tif 000006
【図５】
2004025941.tif 000007
【図６】
2004025941.tif 000008
【図７】
2004025941.tif 000009
【図８】
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