(57)【要約】【課題】ハブ体の幅を減らすことが可能な電動用ハブ装置を提供する。【解決手段】ハブ軸２５がハブ体２６に形成された貫通孔４０に挿入され、モータ２７の回転軸３５とハブ体２６とは減速機構４５を介して連動し、減速機構４５は、回転軸３５に形成された太陽歯車４６と、ハブ体２６内に設けられた円環状歯車４７と、太陽歯車４６と円環状歯車４７とに歯合する遊星歯車４８とを有し、遊星歯車４８は支軸４８ｂによって回転自在に支持されており、支軸４８ｂの一端がモータ２７で支持され、支軸４８ｂの他端がモータ２７に設けられた支持部材５０で支持され、支持部材５０はハブ軸２５の軸心２８方向において貫通孔４０に対向する凹部５４を有し、ハブ体２６を回転自在に受ける軸受部材５９が支持部材５０の凹部５４内に嵌込まれている。【選択図】図３
2012121337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定用のハブ軸と、ハブ軸に対して回転自在なハブ体と、ハブ体を回転させるモータとを有する電動用ハブ装置であって、
ハブ軸は、ハブ体に形成された貫通孔に挿入されて、ハブ体の外部から内部へ突入しており、
モータはハブ体内に設けられ、
モータの回転軸とハブ体とはハブ体内に設けられた減速機構を介して連動し、
減速機構は、回転軸に形成された太陽歯車と、ハブ体内に設けられた円環状歯車と、太陽歯車と円環状歯車とに歯合する回転自在な遊星歯車とを有し、
遊星歯車はモータに設けられた支持部材で支持され、
支持部材はハブ軸の軸心方向において貫通孔に対向する凹部を有し、
ハブ体を回転自在に受ける軸受部材が支持部材の凹部内に嵌め込まれていることを特徴とする電動用ハブ装置。
【請求項２】
固定用のハブ軸と、ハブ軸に対して回転自在なハブ体と、ハブ体を回転させるモータとを有する電動用ハブ装置であって、
ハブ軸は、ハブ体に形成された貫通孔に挿入されて、ハブ体の外部から内部へ突入しており、
モータはハブ体内に設けられ、
モータの回転軸とハブ体とはハブ体内に設けられた減速機構を介して連動し、
減速機構は、回転軸に形成された太陽歯車と、ハブ体内に設けられた円環状歯車と、太陽歯車と円環状歯車とに歯合する回転自在な遊星歯車とを有し、
遊星歯車はモータに設けられた支持部材で支持され、
支持部材はハブ軸の軸心方向において貫通孔に対向する凹部を有し、
ハブ体を回転自在に受ける軸受部材が、ハブ体の貫通孔内に嵌め込まれていると共にハブ軸に外嵌された状態で、支持部材の凹部内に入り込んでいることを特徴とする電動用ハブ装置。
【請求項３】
軸受部材は、支持部材の凹部内に没入しており、凹部からはみ出していないことを特徴とする請求項２記載の電動用ハブ装置。
【請求項４】
上記請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電動用ハブ装置を備えた電動自転車であって、
車輪に電動用ハブ装置が備えられていることを特徴とする電動自転車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動用ハブ装置、および電動用ハブ装置を備えた電動自転車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば電動自転車の前車輪に設けられる電動用ハブ装置については、例えば図１１に示すように、固定用の左右一対のハブ軸８１，８２と、両ハブ軸８１，８２に対して回転自在なハブ体８３と、ハブ体８３を回転させるモータ８４とを有するものがある。
【０００３】
一方のハブ軸８１は、ハブ体８３に形成された貫通孔８５に挿入されて、ハブ体８３の外部から内部へ突入している。また、モータ８４はハブ体８３内に設けられ、モータ８４の回転軸８６とハブ体８３とは、ハブ体８３内に設けられた減速機構８７を介して連動している。減速機構８７は、回転軸８６に形成された太陽歯車８８と、ハブ体８３内に設けられた円環状歯車８９と、太陽歯車８８と円環状歯車８９とに歯合する複数の遊星歯車９０とを有している。
【０００４】
モータ８４のハウジング９１には、複数の支軸９２と、各支軸９２の先端部を支持する支持枠９３とが設けられている。遊星歯車９０は支軸９２によって回転自在に支持されている。また、一方のハブ軸８１とハブ体８３との間には、ハブ体８３を回転自在に受けるベアリング９４が設けられている。このベアリング９４は、一方のハブ軸８１に外嵌され、ハブ体８３の貫通孔８５内に嵌め込まれている。
【０００５】
このような電動用ハブ装置９５は前車輪９６に設けられ、両ハブ軸８１，８２が前ホーク９７の先端に連結されている。
これによると、モータ８４が作動して回転軸８６が回転することにより、太陽歯車８８が回転し、各遊星歯車９０が支軸９２を中心に回転し、遊星歯車９０の回転により円環状歯車８９が回転し、円環状歯車８９と一体にハブ体８３が減速されてハブ軸８１，８２の軸心廻りに回転する。これにより、前車輪９６がモータ８４の補助動力によって回転駆動する。
【０００６】
尚、上記のような電動用ハブ装置９５は例えば下記特許文献１および特許文献２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−９６０５９
【特許文献２】特開２００９−１２５４２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら上記の従来形式では、図１１に示すように、ハブ体８３の幅Ｗを減らすことは困難であるといった問題がある。
本発明は、ハブ体の幅を減らすことが可能な電動用ハブ装置および電動自転車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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本第１発明における電動用ハブ装置は、固定用のハブ軸と、ハブ軸に対して回転自在なハブ体と、ハブ体を回転させるモータとを有する電動用ハブ装置であって、
ハブ軸は、ハブ体に形成された貫通孔に挿入されて、ハブ体の外部から内部へ突入しており、
モータはハブ体内に設けられ、
モータの回転軸とハブ体とはハブ体内に設けられた減速機構を介して連動し、
減速機構は、回転軸に形成された太陽歯車と、ハブ体内に設けられた円環状歯車と、太陽歯車と円環状歯車とに歯合する回転自在な遊星歯車とを有し、
遊星歯車はモータに設けられた支持部材で支持され、
支持部材はハブ軸の軸心方向において貫通孔に対向する凹部を有し、
ハブ体を回転自在に受ける軸受部材が支持部材の凹部内に嵌め込まれているものである。
【００１０】
これによると、モータが作動して回転軸が回転することにより、太陽歯車が回転し、遊星歯車が回転し、遊星歯車の回転により円環状歯車が回転し、円環状歯車と一体にハブ体が減速されてハブ軸の軸心廻りに回転する。この際、ハブ体は軸受部材を介して回転自在に支持部材に受けられている。尚、軸受部材は支持部材の凹部内に嵌め込まれているため、ハブ体の幅が減少する。
【００１１】
本第２発明における電動用ハブ装置は、固定用のハブ軸と、ハブ軸に対して回転自在なハブ体と、ハブ体を回転させるモータとを有する電動用ハブ装置であって、
ハブ軸は、ハブ体に形成された貫通孔に挿入されて、ハブ体の外部から内部へ突入しており、
モータはハブ体内に設けられ、
モータの回転軸とハブ体とはハブ体内に設けられた減速機構を介して連動し、
減速機構は、回転軸に形成された太陽歯車と、ハブ体内に設けられた円環状歯車と、太陽歯車と円環状歯車とに歯合する回転自在な遊星歯車とを有し、
遊星歯車はモータに設けられた支持部材で支持され、
支持部材はハブ軸の軸心方向において貫通孔に対向する凹部を有し、
ハブ体を回転自在に受ける軸受部材が、ハブ体の貫通孔内に嵌め込まれていると共にハブ軸に外嵌された状態で、支持部材の凹部内に入り込んでいるものである。
【００１２】
これによると、ハブ体は軸受部材を介して回転自在にハブ軸に受けられており、軸受部材は支持部材の凹部内に入り込んでいるため、ハブ体の幅が減少する。
本第３発明における電動用ハブ装置は、軸受部材は、支持部材の凹部内に没入しており、凹部からはみ出していないものである。
【００１３】
本第４発明におけるは、上記第１発明から第３発明のいずれか１項に記載の電動用ハブ装置を備えた電動自転車であって、
車輪に電動用ハブ装置が備えられているものである。
【００１４】
これによると、モータが作動してハブ体が回転することにより、車輪がモータの補助動力によって回転駆動する。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように本発明によると、ハブ体の幅を減少させて電動用ハブ装置を小型軽量化することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１における電動自転車の側面図
【図２】同、電動自転車に備えられた電動用ハブ装置の側面図
【図３】同、電動用ハブ装置の断面図
【図４】同、電動用ハブ装置の一部拡大断面図
【図５】同、電動用ハブ装置の減速機構と支持枠とを軸心方向から見た図
【図６】同、電動用ハブ装置の支持枠を軸心方向から見た図
【図７】図６におけるＸ−Ｘ矢視図
【図８】図６におけるＹ−Ｙ矢視図
【図９】本発明の実施の形態２における電動用ハブ装置の断面図
【図１０】同、電動用ハブ装置の一部拡大断面図
【図１１】従来の電動自転車に備えられた電動用ハブ装置の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明における実施の形態を、図面を参照して説明する。
（実施の形態１）
先ず、実施の形態１について、図１〜図８を参照しながら説明する。
【００１８】
図１に示すように、１は電動自転車であり、フレーム２と、フレーム２に設けられた前および後車輪３，４と、ペダル７と、チェーン８と、外装変速装置５等を有している。フレーム２はチェーンステー１０とバックホーク１１とを有し、チェーンステー１０の後端には後づめ１２（図２参照）が設けられており、後づめ１２には溝が形成されている。また、外装変速装置５はリヤディレーラー１４と多段のフリーホイール１５とを有している。後車輪４は、電動用ハブ装置２０と、複数本のスポーク２１と、リム２２と、タイヤ２３とを有している。
【００１９】
図２，図３に示すように、電動用ハブ装置２０は、左右一対の固定用のハブ軸２４，２５と、両ハブ軸２４，２５に対して回転自在なハブ体２６と、ハブ体２６を回転させるモールドモータ２７とを有している。
【００２０】
ハブ体２６は、ハブ軸２４，２５の軸心２８方向における一端部に開口部２９を有する円筒状の胴部材３０と、胴部材３０の他端部を閉じる円盤状のカバー部材３１と、カバー部材３１の中央部に形成された貫通孔４０と、貫通孔４０に挿入された筒状の取付部材４３とを備えている。
【００２１】
図３，図４に示すように、カバー部材３１は外側へ突出したボス部３１ａを有しており、貫通孔４０はボス部３１ａに形成されている。また、取付部材４３の外周は、一端側が円形状であり、他端側が六角形状である。また、取付部材４３の一端側の外周には雄ねじが形成され、貫通孔４０の内周には雌ねじが形成され、雄ねじを雌ねじに螺合することにより、取付部材４３が一体的にカバー部材３１に連結されている。
【００２２】
モールドモータ２７は、ハブ体２６の内部に配設されており、モータハウジング３２と、モータハウジング３２の内部に固定されて樹脂で覆われたステータ３３と、モータハウジング３２の内部に回転自在に設けられたロータ３４と、ロータ３４に挿通された回転軸３５とを備えたブラシレスモータである。
【００２３】
回転軸３５は両ハブ軸２４，２５間に位置し、これら各軸２４，２５，３５は同一軸心２８上に配置されている。
モータハウジング３２は、回転軸３５の軸心２８方向において分割された一方のハウジング体３６と他方のハウジング体３７とからなる。ステータ３３は両ハウジング体３６，３７間に挟まれており、両ハウジング体３６，３７は複数本のねじ３９によって連結されている。
【００２４】
ハブ体２６の胴部材３０の一端部は、軸受け４１を介して、一方のハウジング体３６に回転自在に支持されている。また、一方のハブ軸２４は一方のハウジング体３６に固定されて設けられている。さらに、他方のハブ軸２５は、取付部材４３に挿入されて、ハブ体２６の外部から内部へ突入している。尚、他方のハブ軸２５は、一端部に、径方向外向きに突出した係合部４２を有している。
【００２５】
図３〜図５に示すように、モールドモータ２７の回転軸３５とハブ体２６とは、ハブ体２６内に設けられた減速機構４５を介して連動する。減速機構４５は、回転軸３５の端部に形成された太陽歯車４６と、カバー部材３１の内側に取り付けられた円環状の内歯歯車４７（円環状歯車の一例）と、太陽歯車４６と内歯歯車４７とに歯合する回転自在な複数の遊星歯車４８とを有している。
【００２６】
軸心２８方向における遊星歯車４８の一端部はモールドモータ２７の他方のハウジング体３７で支持され、他端部は他方のハウジング体３７に設けられた支持枠５０（支持部材の一例）で支持されている。
【００２７】
各遊星歯車４８はそれぞれ、歯車本体４８ａと、歯車本体４８ａに挿通される支軸４８ｂとを有している。歯車本体４８ａは、支軸４８ｂに回転自在に支持されており、太陽歯車４６に歯合する大歯車部４８ｃと、内歯歯車４７に歯合する小歯車部４８ｄとを有している。各支軸４８ｂの一端は他方のハウジング体３７に支持されている。また、各支軸４８ｂの他端は支持枠５０で支持されている。
【００２８】
図６〜図８に示すように、支持枠５０は、円筒状のボス部５２と、ボス部５２の周囲に設けられた複数の脚部５３とを有している。ボス部５２には、軸受収納用凹部５４と係合凹部５５と連通孔部５６とが形成されている。このうち、軸受収納用凹部５４はハブ軸２４，２５の軸心２８方向においてカバー部材３１の貫通孔４０に対向する側の面に形成されており、係合凹部５５は軸心２８方向において軸受収納用凹部５４とは反対側の面に形成されている。軸受収納用凹部５４と係合凹部５５とは連通孔部５６を介して連通している。図４に示すように、他方のハブ軸２５の一端部はボス部５２に挿入されており、係合部４２は、係合凹部５５に嵌まり込んで、他方のハブ軸２５の引抜方向Ａからボス部５２に係合している。また、各脚部５３の先端部はねじ５８によって他方のハウジング体３７に連結されて固定されている。
【００２９】
図３〜図５，図８に示すように、軸受収納用凹部５４内には、ハブ体２６の取付部材４３を回転自在に受ける軸受部材５９が嵌め込まれている。軸受部材５９は、カップアンドコーン式の玉軸受であって、カップ形の玉受け５９ａ（外輪）とコーン（円錐）形の玉押し５９ｂ（内輪）との間で複数の玉５９ｃが転がって回転摩擦を低減するものである。尚、玉受け５９ａは軸受収納用凹部５４内に嵌め込まれている。また、玉押し５９ｂは、取付部材４３の一端部に外嵌されて雄ねじに螺合されており、これにより、取付部材４３に一体的に連結されている。
【００３０】
図３に示すように、フリーホイール１５は、ハブ体２６の外側方において、他方のハブ軸２５に回転自在に外嵌されている。フリーホイール１５は、複数枚のスプロケット６０を備えた円筒状のアウターボディ６１と、アウターボディ６１の内部に設けられた筒状のインナーボディ６２と、アウターボディ６１とインナーボディ６２との間に設けられ且つスプロケット６０からハブ体２６のみに回転駆動力を伝達するワンウェイクラッチ６３とを有している。尚、筒状のインナーボディ６２の外周は円形状であり、内周は六角形状に形成されている。インナーボディ６２は、取付部材４３の他端側すなわち六角形状に形成されている部分に外嵌されている。これにより、インナーボディ６２と取付部材４３とは周方向（回転方向）において互いに係合している。また、カバー部材３１のボス部３１ａがインナーボディ６２の一端部に嵌め込まれている。
【００３１】
また、アウターボディ６１の内部には、軸受体６４が設けられている。軸受体６４は、アウターボディ６１の内周と取付部材４３の他端外周との間に嵌め込まれる玉受け６４ａと、他方のハブ軸２５に外嵌される玉押し６４ｂと、玉受け６４ａと玉押し６４ｂとの間に設けられた複数の玉６４ｃとを有している。他方のハブ軸２５の外周面には雄ねじが形成され、玉押し６４ｂの内周面には雌ねじが形成され、玉押し６４ｂは他方のハブ軸２５に螺合している。また、他方のハブ軸２５には、玉押し６４ｂをロックするためのロックナット６５が螺合している。
【００３２】
ハブ体２６の外周部には、後車輪４の各スポーク２１の先端が接続されている。両ハブ軸２４，２５はそれぞれ両チェーンステー１０の後づめ１２の溝に挿入されている。両ハブ軸２４，２５にそれぞれナット６６を螺合することにより、電動用ハブ装置２０と共に後車輪４が両チェーンステー１０間に取り付けられる。
【００３３】
図１に示すように、電動自転車１には、モールドモータ２７に電力を供給するバッテリー６と、ペダル７に作用する踏力を検出する検出装置１７と、検出装置１７で検出された踏力に応じてモールドモータ２７の駆動を制御する制御装置１８とが設けられている。
【００３４】
以下、上記構成における作用を説明する。
フリーホイール１５を電動用ハブ装置２０に組み付ける際、図３に示すように、玉押し６４ｂを締め込むことにより、玉６４ｃと玉受け６４ａとインナーボディ６２とがハブ体２６のカバー部材３１の側に押し付けられる。この際に発生するスラスト荷重は軸受部材５９によって受けられる。尚、軸受部材５９にカップアンドコーン式の玉軸受を用いることにより、上記スラスト荷重を十分に受けることができる。
【００３５】
利用者が電動自転車１を走行させているとき、ペダル７に作用する踏力は、検出装置１７により検出されると共に、チェーン８を介してフリーホイール１５に伝達され、フリーホイール１５が回転する。フリーホイール１５の回転はアウターボディ６１からワンウェイクラッチ６３を介してインナーボディ６２に伝達され、これにより、インナーボディ６２と取付部材４３とカバー部材３１と胴部材３０とが一体的に回転し、ハブ体２６が軸心２８を中心に回転する。
【００３６】
また、検出装置１７で検出された踏力に応じて制御装置９がモールドモータ２７の駆動を制御する。この際、ロータ３４と共に回転軸３５が回転することにより、回転軸３５の太陽歯車４６が回転し、各遊星歯車４８が回転し、遊星歯車４８の回転により内歯歯車４７が回転し、内歯歯車４７と一体にハブ体２６が軸心２８を中心に減速されて回転する。
【００３７】
これにより、後車輪４は、ペダル７に作用する踏力とこの踏力に応じて出力されるモールドモータ２７の回転駆動力（補助動力）とによって、回転駆動される。この際、軸受部材５９の玉押し５９ｂはハブ体２６と共に回転し、玉受け５９ａは支持枠５０に固定されて回転せず、ハブ体２６は軸受部材５９を介して回転自在に支持枠５０に受けられている。
【００３８】
また、ペダル７を漕がずに止めたままの状態で、電動自転車１で下り坂を走行している場合、後車輪４と共にハブ体２６とインナーボディ６２とが回転するが、インナーボディ６２からアウターボディ６１への回転伝達経路はワンウェイクラッチ６３によって遮断されるため、インナーボディ６２の回転はアウターボディ６１に伝達されない。
【００３９】
図３，図４，図８に示すように、軸受部材５９は支持枠５０の軸受収納用凹部５４内に嵌め込まれているため、軸心２８方向におけるハブ体２６の幅Ｗが減少し、電動用ハブ装置２０を小型軽量化することが可能である。
【００４０】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２について、図９，図１０を参照しながら説明する。尚、先述した実施の形態１と同一の部材については同じ符号を付記して、詳細な説明を省略する。
【００４１】
カバー部材３１は内側へ突出したボス部３１ｂを有しており、ボス部３１ｂには軸受嵌込部７０が形成されている。軸受嵌込部７０は貫通孔４０の一端部が拡径したものである。軸受嵌込部７０内には、ハブ体２６のカバー部材３１を回転自在に受ける軸受部材７１が嵌め込まれている。軸受部材７１は、ラジアル玉軸受であり、外輪７１ａが軸受嵌込部７０内に嵌め込まれ、内輪７１ｂが他方のハブ軸２５に外嵌されている。
【００４２】
また、軸受部材７１は、ボス部３１ｂの内端部と共に、支持枠５０の軸受収納用凹部５４内に入り込んで没入しており、軸受収納用凹部５４からはみ出していない。尚、軸受部材７１は、軸心２８方向においてカバー部材３１に対向する支持枠５０の端面５０ａよりも、他方のハブ軸２５の挿入方向Ｂ側に位置している。
【００４３】
以下、上記構成における作用を説明する。
利用者が電動自転車１を走行させているとき、後車輪４は、ペダル７に作用する踏力とこの踏力に応じて出力されるモールドモータ２７の回転駆動力（補助動力）とによって、回転駆動される。この際、軸受部材７１の外輪７１ａはハブ体２６と共に回転し、内輪７１ｂは他方のハブ軸２５に固定されて回転せず、ハブ体２６は軸受部材７１を介して回転自在に他方のハブ軸２５に受けられている。
【００４４】
また、軸受部材７１は支持枠５０の軸受収納用凹部５４内に入り込んでいるため、軸心２８方向におけるハブ体２６の幅Ｗが減少し、電動用ハブ装置２０を小型軽量化することが可能である。
【００４５】
上記各実施の形態では、図４，図１０に示すように、遊星歯車４８を、歯車本体４８ａと、歯車本体４８ａに挿通される支軸４８ｂとで構成したが、歯車本体４８ａと支軸４８ｂとを一体にして遊星歯車４８を構成してもよい。
【００４６】
上記各実施の形態では、図１に示すように、外装変速装置５を備えた電動自転車１を挙げたが、外装変速装置５を備えていない電動自転車１であってもよい。また、電動用ハブ装置２０を後車輪４に設けたが、前車輪３に設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、電動用ハブ装置を備えた電動自転車に適しているが、電動自転車以外の電動車両、例えば電動式の車椅子等に適用することも可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１      電動自転車
３      前車輪
４      後車輪
２０    電動用ハブ装置
２４，２５    ハブ軸
２６    ハブ体
２７    モータ
２８    軸心
３５    回転軸
４０    貫通孔
４５    減速機構
４６    太陽歯車
４７    内歯歯車（円環状歯車）
４８    遊星歯車
５０    支持枠（支持部材）
５４    軸受収納用凹部
５９，７１    軸受部材
【図１】
2012121337.tif 000003
【図２】
2012121337.tif 000004
【図３】
2012121337.tif 000005
【図４】
2012121337.tif 000006
【図５】
2012121337.tif 000007
【図６】
2012121337.tif 000008
【図７】
2012121337.tif 000009
【図８】
2012121337.tif 000010
【図９】
2012121337.tif 000011
【図１０】
2012121337.tif 000012
【図１１】
2012121337.tif 000013