(57)【要約】【課題】  アシスト自転車のハブユニットのステータの放熱効果を高める。【解決手段】  モータ及び遊星歯車減速機構６を包囲し、遊星歯車65に噛合する内歯66aを具えたハブ７の両端からモータハウジング５に対して固定状態の固定用支持軸57を突設しており、モータハウジング５は、ステータ３の外周面を覆う筒壁８が存在せず、ステータ３の外周面を開放して、ステータ巻線の発熱を効果的に逃がすことができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータ(３)とロータ(４)を具えたモータ(９)と、内部に該モータを収容しロータ(４)の回転によって回転駆動されるハブ(７)と、ハブ(７)の回転中心軸上にてモータハウジング(５)に対して固定状態に突設されハブ(７)の外側に突出した固定用支持軸(57)とを有する電動車輪用ハブユニットにおいて、
モータハウジング(５)は、ステータ(３)の積層金属板(31)を挟んで対向配備した一対の端板(51)(52)どうしをボルト締めして積層金属板(31)を挟圧保持して構成され、ステータ(３)の外周面は、端板(51)(52)間にてハブ(７)の内面へ開放されている電動車輪用ハブユニット。
【請求項２】
積層金属板(31)は、打抜き金属板(31a)を単位枚数に所定の角度だけ回転方向にずらせて積層して形成されている請求項１に記載の電動車輪用ハブユニット。
【請求項３】
ステータ(３)とロータ(４)を具えたモータ(９)と、内部に該モータを収容しロータ(４)の回転によって回転駆動されるハブ(７)と、ハブ(７)の回転中心軸上にてモータハウジング(５)に対して固定状態に突設されハブ(７)の外側に突出した固定用支持軸(57)とを有する電動車輪用ハブユニットにおいて、
モータハウジング(５)は、ステータ(３)の軸心上でステータを挟んで対向配備した一対の端板(51)(52)間にステータ(３)の周方向に等間隔にスペーサ軸(50)を配備し、該スペーサ軸(50)と両端板(51)(52)をボルト締め固定して形成され、ステータ(３)の外周面は、端板(51)(52)間及び隣り合うスペーサ軸(50)(50)間にてハブ(７)の内面へ開放されている電動車輪用ハブユニット。
【請求項４】
積層金属板(31)の外周面に、スペーサ軸(50)が侵入する溝部(33)が開設されている請求項３に記載の電動車輪用ハブユニット。
【請求項５】
ハブ(７)内に、ロータ(４)の回転によって作動する遊星歯車機構(６)が収容され、ハブ(７)内面には遊星歯車機構(６)の遊星歯車(65)に噛合する内歯(66a)が設けられている請求項１乃至４の何れかに記載の電動車輪用ハブユニット。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかに記載の電動車輪用ハブユニット(２)を車輪のハブに実施した乗物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動車輪用ハブユニット及び該ハブユニットを具えたアシスト自転車、車椅子等の乗物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図９は、アシスト自転車の電動車輪用ハブユニット(２)を示している。
電動車輪用ハブユニット(以下、「ハブユニット」と呼ぶ)は、ステータ(３)とロータ(４)を具えたモータ(９)と、内部に該モータを収容しモータ(９)と遊星歯車減速機構(６)によって減速回転駆動されるハブ(７)と、ハブ(７)の回転中心軸上にてモータハウジング(５)に対して固定状態に突設されハブ(７)の外側に突出した固定用支持軸(57)(57a)とを有する。
ステータ(３)は、積層金属板(31)に巻線(32)を施して形成されている。
モータハウジング(５)は、筒壁(８)の両端開口を一対の端板(51)(52)で塞ぎ、筒壁(８)と端板(51)(52)は締付ボルト(53b)(53b)によって固定される。
ステータ(３)の積層金属板(31)は、その外周部を貫通した複数の締付ボルト(53d)によって、一方の端板(51)に締付け固定される。
ハブ(７)の両端を貫通した固定用支持軸(57)(57a)を自転車の前或いは後のフォークに固定し、ハブ(７)の外周に突設した周壁(74)(74)上のスポーク取付け孔(74a)に、車輪のスポーク(図示せず)を取り付ける。
ステータ(３)の巻線(32)に通電するとロータ(４)が回転し、ロータ(４)の回転は遊星歯車減速機構(６)で減速されてハブ(７)に伝達され、自転車の車輪を回転させる。
自転車のペタルを踏み込むのに一定値以上の負荷が作用している場合に、ステータ(３)の巻線(32)に通電する様にして、坂道でも楽に走行することができる。
【０００３】
【特許文献１】特表２００２−５１４５５０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
巻線(32)への通電によって発熱を伴う。
巻線(32)が過熱すると高いトルクでロータ(４)を回転させることができないため、ステータ(３)を通じて巻線(32)の熱を逃がす工夫が必要である。
ところが、モータハウジング(５)がステータ(３)を密閉状態に包囲しているから、ステータ(３)を効果的に放熱させることはできない。
このため、ハブ(７)内に冷却液を収容して、モータハウジング(５)を外側から冷却して巻線(32)の発熱を抑えることが行われている。
ハブ(７)内に冷却液を収容した場合、液漏れ対策等が必要でありコスト高を招来する。又、冷却液の分だけ重量増となる。
本発明は、モータハウジング(５)の一部である筒壁(８)を省略して、ステータ(３)の外周面をハブ(７)内面へ開放することにより、ステータ(３)の放熱効果を高めて加熱防止を図ることのできるハブユニット及び該ハブユニットを具えた乗物を明らかにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のハブユニット(２)は、ステータ(３)とロータ(４)を具えたモータ(９)と、内部に該モータを収容しロータ(４)の回転によって回転駆動されるハブと、ハブ(７)の回転中心軸上にてモータハウジング(５)に対して固定状態に突設されハブ(７)の外側に突出した固定用支持軸(57)とを有す。
モータハウジング(５)は、ステータ(３)の積層金属板(31)を挟んで対向配備した一対の端板(51)(52)どうしをボルト締めして積層金属板(31)を挟圧保持して構成される。
ステータ(３)の外周面は、端板(51)(52)間にてハブ(７)の内面へ開放されている。
【発明の効果】
【０００６】
モータハウジング(５)は、ステータ(３)の積層金属板(31)の外周面を包囲する筒壁(８)は存在しないため、ステータ(３)の巻線(32)が発熱しても、ステータ(３)を介してモータハウジング(５)の外側に効率的に放熱できる。このため、巻線(32)が過熱することはない。
従来の様に、ハブ(７)内に冷却液を収容して、巻線(32)の過熱を抑えることは不要となる。
モータハウジング(５)の筒壁(８)を省略でき、又、冷却液収容の手間が不要となるため、製造コストを低減できる。又、該筒壁(８)及び冷却液を省略した分だけ軽量化に寄与できる。
更に、筒壁(８)が存在しない分だけ、ステータ(３)の外径を大きくできるから、回転力のパワーアップを図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、本発明のハブユニット(２)を具えた電動アシスト自転車(１)の一例を示している。
アシスト自転車(１)の前フォーク(12)の先端にハブユニット(２)を取り付け、前車輪(11)のリム(13)とハブユニット(２)をスポーク(14)(14)で繋いでいる。
シートポスト(15)と後車輪(16)との間にバッテリー(17)を搭載している。
ペタル(18)の踏込み力が作用する適所に、ペタルの負荷が一定値に達するとバッテリー(17)からハブユニット(２)のモータ(９)に通電するセンサー(図示せず)が配備されている。
【０００８】
ハブユニット(２)は、基本的には前記図９の従来例と同様にして、ステータ(３)とロータ(４)を具えたモータ(９)と、内部に該モータを収容しモータ(９)の回転によって回転駆動されるハブ(７)と、ハブ(７)の回転中心軸上にてモータハウジング(５)に対して固定状態に突設されハブ(７)の外側に突出した固定用支持軸(57)とを有する。
【０００９】
ステータ(３)の積層金属板(31)は、図５に示し公知の如く、打抜き金属板(31a)を所定枚数積層して形成されている。打抜き金属板(31a)は、リングの内周に周方向に等間隔に複数個の、実施例では１２個のＴ字状の凸部(31b)をリング中心に向けて突設している。
積層金属板(31)の位相が揃った積層凸部(31b)単位に巻線(32)が施されている。
従来より、積層金属板(31)は、金属板材を打抜き型で打ち抜いて打抜き金属板(31a)を形成しつつ、同時に打ち抜かれた姿勢のまま積層して形成される。
このため、各打抜き金属板(31a)に生じるバリは、隣り合う打抜き金属板(31a)(31a)において位置が揃う。
１つの打抜き金属板(31a)において、周方向に一様にバリが生じるとすれば、１つの積層金属板(31)の厚みは一様に揃う。
但し、上記のことは殆んどあり得ず、１つの打抜き金属板(31a)を観察すれば、バリの位置は、周方向に一様ではない。この場合、連続して打ち抜かれる打抜き金属板(31a)を単に積層すれば、１つの積層金属板(31)で０.１〜０.３mm程度であるが、厚みの大きい部分と小さい部分が生じる。
後記する理由により、積層金属板(31)に厚みの大きい部分と小さい部分が生じることを抑える必要がある。このため、積層金属板(31)を単位枚数の打抜き金属板(31a)からなる複数個の単位体(31c)に分け、各単位体を所定角度ずらして重ねている。
実施例では、３６０°を単位体(31c)の個数で除した角度だけ順にずらして積層金属板(31)を形成している。例えば単位体(31c)の個数が３個の場合、３つの単位体(31c)を１２０°づつずらし、各積層凸部(31b)に巻線(32)を施す。
上記積層金属板(31)は、金属板材を打ち抜いて、打抜き金属板(31a)を形成しつつ積層する際に、単位体(31c)の枚数だけ打抜き金属板(31a)を打ち抜く毎に、金属板材を水平面内で所定の角度、実施例では１２０°回転させることによって簡単に形成できる。
尚、打抜き金属板(31a)の内向き凸部(31b)の個数は、単位体(31c)の個数で割り切れる個数に限られる。
【００１０】
上記ステータ(３)内に、ステータ(３)と同心で回転可能にロータ(４)が配備されている。  ロータ(４)は、円形の積層金属板(42)の中心に、積層金属板(42)と一体回転可能に回転軸(41)を貫通させて形成される。
積層金属板(42)の外周部には、該回転軸(41)と平行に複数の永久磁石(43)が、積層金属板(42)の周方向にＳ極とＮ極を交互にして等間隔に埋設配備されている。
【００１１】
モータ(９)のハウジング(５)は、前記ステータ(３)の積層金属板(31)を、ステータ(３)の軸方向から第１、第２の一対の端板(51)(52)で挟み、両端板(51)(52)を、積層金属板(31)の外周部を貫通した複数の締付ボルト(53)で締め付けて構成されている。
ステータ(３)の積層金属板(31)は、第１端板(51)と第２端板(52)を一定の間隔を存して固定するための役割を果たしている。即ち、積層金属板(31)は、図９の従来のハブユニットにおけるモータハウジング(５)の筒壁(８)を兼用している。
第１端板(51)及び第２端板(52)は、夫々中央部内側にベアリング(58)(58)を具え、両ベアリング(58)(58)で前記ロータ(４)の回転軸(41)の両端を軸承している。
第１端板(51)及び第２端板(52)は、夫々外周縁に内向きに短筒部(54)(55)を有し、該短筒部(54)(55)先端の環状の嵌込み段部(54a)(55a)に積層金属板(31)の両端外周縁を嵌め込んでいる。
第１端板(51)の中央外側にボス(56)を突設し、該ボス(56)を貫通して外向きに固定用支持軸(57)を突設している。固定用支持軸(57)には外ネジ(57b)が形成されている。
【００１２】
第２端板(52)の外側に前記ロータ(４)の回転を減速してハブ(７)に伝達する減速機構が配備される。
実施例の減速機構は遊星歯車減速機構(６)である。
遊星歯車減速機構(６)の遊星歯車支持枠(61)は、第２端板(52)に向けて、周方向に等間隔に３本の筒状脚部(62)を突設しており、該脚部(62)を第２端板(52)に当てて、該脚部(62)を貫通したボルト(63)によって第２端板(52)に固定されている。
第２端板(52)と遊星歯車支持枠(61)との間に、第２端板(52)の周方向に等間隔に３本の支持軸(64)を懸架し、各支持軸(64)で遊星歯車(65)を回転可能に支持する。
遊星歯車(65)は、第２端板(52)側に大歯車(65a)、反対側に小歯車(65b)を同軸に形成している。
遊星歯車(65)の大歯車(65a)は、前記ロータ(４)の回転軸(41)の端部に形成した太陽歯車(60)に噛合している。遊星歯車(65)の小歯車(65b)は、後記するハブ(７)の蓋板(72)上の内歯(66a)に噛合している。
遊星歯車支持枠(61)の中央部内面にボス(67)が形成され、該ボス(67)の中心を貫通して固定用支持軸(57a)が外向きに突設されている。固定用支持軸(57a)には外ネジ(57b)が形成されている。
【００１３】
ハブ(７)は、底面中央が開口し、反対側が全面開口した略カップ状のハブ主体(71)と、該全面開口に被さる蓋板(72)とによって構成される。
ハブ主体(71)は、前記モータハウジング(５)及び遊星歯車減速機構(６)に被さり、底面開口(70)と前記モータハウジング(５)の第１端板(51)上のボス(56)との間にベアリング(73)が介装される。
蓋板(72)は、遊星歯車減速機構(６)の遊星歯車支持枠(61)を隠す様にしてハブ主体(71)の開口に被さって、複数本のボルト(76)によってハブ主体(71)に固定されている。
蓋板(72)の内面には、前記固定用支持軸(57)と同心にリング体(66)がネジ止め固定され、該リング体(66)の内面に、前記遊星歯車(65)が噛合する内歯(66a)が形成されている。
前記遊星歯車支持枠(61)上の固定用支持軸(57a)は、上記蓋板(72)を貫通して外部に臨出している。蓋板(72)と固定用支持軸(57a)との間にはベアリング(75)が介装されている。
ハブ主体(71)の外周面両側に、ハブ主体(71)を一周して周壁(74)が突設され、該周壁(74)上に、周方向に規則的にスポーク取付け孔(74a)が開設されている。
【００１４】
図２において、ロータ(４)の回転軸(41)、モータハウジング(５)の第１端板(51)上の固定用支持軸(57)、ハブ(７)の蓋板(72)を貫通した固定用支持軸(57a)は、一直線上に揃っている。
又、両固定用支持軸(57)(57a)を自転車の前フォーク(12)にネジ止め固定したとき、図２において、左下がり斜線部分が固定部分であり、右下がり斜線部分が回転部分である。
【００１５】
然して、自転車ペタル(18)の踏込みに一定値以上の負荷が作用すれば、バッテリー(17)からステータ(３)の巻線(32)に通電され、ロータ(４)が回転する。
ロータ(４)の回転によって、回転軸(41)先端の太陽歯車(60)も回転して、遊星歯車(65)が定位置で回転する。遊星歯車(65)の回転は、内歯(66a)を介してハブ(７)に減速して伝達され、前車輪(11)を回転駆動する。
ロータ(４)の電動回転によって、ペタル(18)の踏込み力を軽くして自転車を走行させることができる。
巻線(32)への通電によって巻線(32)が発熱し、ステータ(３)は熱をもつ。しかし、ステータ(３)の放熱の妨げとなるモータハウジング(５)の筒壁(８)は存在しないため、ステータ(３)が熱をもっても、ステータ(３)を挟む一対の端板(51)(52)間の開口からモータハウジング(５)外に直接に放熱できる。このため、従来の様に、ハブ(７)内に冷却液を収容することなく、巻線(32)の過熱を防止できる。
モータハウジング(５)の筒壁(８)を省略でき、又、冷却液収容の手間が不要となるので、製造コストを低減できる。又、該筒壁(８)及び冷却液の省略した分が軽量化にも寄与できる。
又、筒壁(８)が存在しない分だけ、ステータ(３)の外径を大きくできるから、回転力のパワーアップを図ることができる。
【００１６】
上記実施例において、ステータ(３)の積層金属板(31)に、周方向に厚みの大、小が生じておれば、両端板(51)(52)の平行度に狂いが生じる。この狂いによって、両端板の端板(51)(52)上のベアリング(58)(58)で軸承しているロータ(４)の回転軸(41)に曲げ力が作用して、ロータ(４)の円滑な回転に支障となる問題がある。このため、本来ならば、本発明の様に、ステータ(３)の積層金属板(31)を一対の端板(51)(52)で挟み、積層金属板(31)の積層方向にネジ推力が掛かる様に、両端板(51)(52)を締付ボルト(53)で締付け固定することは問題がある。
しかし、実施例では、前記の如く、ステータ(３)の積層金属板(31)を、単位枚数の打抜き金属板(31a)を積層した複数個の単位体(31c)を、所定の角度づつずらして積層することにより、積層金属板(31)の周方向の厚みを可及的に均一化している。このため、積層金属板(31)の積層方向にネジ推力が掛かる様に、両端板(51)(52)を締付ボルト(53)で締付け固定しても、第１端板(51)と第２端板(52)の平行度の精度を高くできる。
従って、ロータ(４)の回転軸(41)の両端側を支持するベアリング(58)(58)の平行度を高めて、ロータ(４)を円滑に回転させることができる。
【００１７】
図６は、ハブユニット(２)の第２実施例を示し、図７は、ハブ(７)のハブ主体(71)を省略した斜面図である。
モータハウジング(５)と、該モータハウジングに対するステータ(３)の積層金属板(31)の取付け手段を除いて、他の構成は、前記図２に示すハブユニット(２)と同じであり、同じ構成については説明を省略する。
モータハウジング(５)は、第１端板(51)、第２端板(52)、両端板(51)(52)の間に配備して両端板の間の間隔を決める複数のスペーサ軸(50)及び両端板(51)(52)からスペーサ軸(50)に螺合される締付ボルト(53b)(53b)とによって構成される。
スペーサ軸(50)の長さは、ステータ(３)の積層金属板(31)の厚みよりも少し大である。
積層金属板(31)は外周部に、スペーサ軸(50)が嵌まる溝部(33)が開設されている。
積層金属板(31)は、その外周部を貫通した複数の締付ボルト(53a)によって、第１端板(51)又は第２端板(52)に固定される。
積層金属板(31)は、前記図２のハブユニット(２)の様に、積層金属板(31)がモータハウジング(５)の構成部品を兼用していない。
従って、図６の実施例の場合、積層金属板(31)の厚みが、周方向に大小が生じていても、ロータ(４)の回転軸(41)に曲げ力を生じさせることはない。
【００１８】
図８は、ハブユニット(２)の第３実施例を示している。
１本の固定用支持軸(57)がハブ(７)を貫通し、該固定用支持軸(57)に回転可能に嵌まった筒軸(44)上にロータ(４)が形成されている点、及び該筒軸(44)の端部に遊星歯車減速機構(６)の太陽歯車(60)が形成されている点を除いて、他の構成は前記図２に示すハブユニット(２)と同様である。
図２に示すハブユニット(２)の様に、ハブ(７)両端を貫通して外側に突設した固定用支持軸(57)(57a)と、ロータ(４)の回転軸(41)が夫々独立していると構成が複雑となる。又、部品の加工誤差や組立誤差によって、両端の固定用支持軸(57)(57a)に芯振れを起こす虞れがあるが、第３実施例ではそれらの問題を解決できる。
【００１９】
尚、本発明のハブユニット(２)は、アシスト自転車の他に、車椅子等、車輪を具えた乗物のハブに実施できる。
前記第１、第２に実施例では、ハブ(７)の両端から夫々別個の固定用支持軸(57)(57a)を突出させ、第３実施例では、１本の固定用支持軸(57)の両端をハブ(７)の両端から突出させて、ハブユニット(２)を両持ち支持する様に構成したが、車椅子の様に、ハブユニット(２)を片持ち支持する場合、一方の固定用支持軸を省略すればよい。
【００２０】
上記実施例の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】アシスト自転車の正面図である。
【図２】ハブユニットの断面図である。
【図３】ハブ主体を外したハブユニットの斜面図である。
【図４】ハブユニットの斜面図である。
【図５】積層金属板の分解斜面図である。
【図６】第２実施例のハブユニットの断面図である。
【図７】同上のハブ主体を外したハブユニットの斜面図である。
【図８】第３実施例のハブユニットの断面図である。
【図９】従来例のハブユニットの断面図である。
【図１０】同上のハブ主体を外した状態の斜面図である。
【符号の説明】
【００２２】
(２)  ハブユニット
(３)  ステータ
(31)  積層金属板
(４)  ロータ
(５)  モータハウジング
(６)  遊星歯車減速機構
(７)  ハブ
(９)  モータ
【図１】
2005335535.tif 000003
【図２】
2005335535.tif 000004
【図３】
2005335535.tif 000005
【図４】
2005335535.tif 000006
【図５】
2005335535.tif 000007
【図６】
2005335535.tif 000008
【図７】
2005335535.tif 000009
【図８】
2005335535.tif 000010
【図９】
2005335535.tif 000011
【図１０】
2005335535.tif 000012