(57)【要約】  電気駆動ホイールハブシステム（３０）を有する車両及びその車両に組み込まれたハブシステムは、ステーター（４０）とローター（４２）とを有するブラシレスＤＣモーターにより形成された電気モーター（３１）によって駆動されるホイールハブ（１８）を有する。電気モーターは、ハブ（１８）を駆動させるための減速歯車装置を与える遊星歯車システム（３２）を駆動させるように構成されている。電気モーター用の電力回路及び制御回路は、完全にステーターの周縁の内側に配置されており、回路は、ドーナツ形状のプリント回路板（７０，７１）に設けられている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステーターと、前記ステーターのまわりを回転可能なローターとを有する電気モーターを収容しているホイールハブを具備する、電動アシスト車両用の電気駆動ホイールハブアセンブリであって、
前記電気モーター用の電力回路及び制御回路が、前記ステーターの周縁の内側に配置されている、電気駆動ホイールハブアセンブリ。
【請求項２】
前記車両は、少なくとも１つの駆動ホイールを有し、
前記ホイールは、前記ハブを支持しているスピンドルを含み、
支持手段が、周縁リムに延びており、
前記ハブは、その中に配置された前記電気モーターを有し、前記電気モーターは、ブラシレスＤＣモーターと、前記ハブを回転させるために前記ブラシレスＤＣモーターによって駆動されるように構成された遊星減速歯車アセンブリとを有する、請求項１に記載の電気駆動ホイールハブアセンブリ。
【請求項３】
前記ブラシレスＤＣモーターは、前記スピンドルのまわりであって完全に前記ステーターの範囲の内側に配置されたドーナツ形状の装着手段に装着されたインバーター又はパルス幅変調器（ＰＷＭ）回路を含む前記電力回路によって動力を得る、請求項２に記載の車両用の電気駆動ホイールハブアセンブリ。
【請求項４】
前記装着手段は、プリント回路板（ＰＣＢ）である、請求項３に記載の車両用の電気駆動ホイールハブアセンブリ。
【請求項５】
整流が、前記プリント回路板又はさらなるドーナツ形状のプリント回路板に装着された、前記スピンドルのまわりであって完全に前記ローターの範囲の内側に配置されたマイクロコントローラーによって与えられる、請求項４に記載の車両用の電気駆動ホイールハブアセンブリ。
【請求項６】
２つのプリント回路板が使用され、前記プリント回路板及びさらなるプリント回路板が、平行な平面の関係で実質的に配置され、互いに電気的に接続されている、請求項４又は請求項５に記載の車両用の電気駆動ホイールハブアセンブリ。
【請求項７】
前記プリント回路板及び前記さらなるプリント回路板は、各々、両面を有し、その両方の主平面に装着された構成要素を備えている、請求項６に記載の車両用の電気駆動ホイールハブアセンブリ。
【請求項８】
前記モーターの前記ローターは、前記ステーターの外周面のまわりに周方向に間隔を置いた位置に支持された複数の磁石を有し、エアギャップが、前記磁石と前記ステーターとの間に規定されている、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の車両用の電気駆動ホイールハブアセンブリ。
【請求項９】
前記モーターの前記ローターは、軸方向に離間して配置された１対の軸受アセンブリによって支持され、前記軸受アセンブリは、前記スピンドルに固定され、前記ステーターの前記周縁の内側に配置されている、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の車両用の電気駆動ホイールハブアセンブリ。
【請求項１０】
前記ローターは、
前記スピンドルが通り抜ける中央開口を有する、径方向に延びた本体と、
前記主本体の最も内側の周の位置から、又はその近くの位置から離れるように延びた内側支持リムとを有し、前記内側支持リムは、前記電力及び駆動回路と前記スピンドルとの間を通るように前記スピンドルに沿って軸方向に延びており、
２つの軸受アセンブリは、前記ローターの前記内側支持リムに取り付けられている、請求項９に記載の車両用の電気駆動ホイールハブアセンブリ。
【請求項１１】
前記ローターは、さらに、前記主本体の最も外側の縁の領域から、又はその近くの領域から離れるように突出した外周リムを有し、前記外周リムは、前記ステーターの外周面に突き出ており、
前記モーターが駆動中であるとき、前記外周リムは、前記ステーターによって生成された磁界と相互作用する複数のローター磁石を保持している、請求項１０に記載の車両用の電気駆動ホイールハブアセンブリ。
【請求項１２】
前記ローター主本体は、前記ステーターと前記ギヤボックスとの間に挟まれており、前記主本体は、前記ハブアセンブリの前記スピンドルに沿ってほぼ中間に配置されている、請求項１０、１１又は１２に記載の車両用の電気駆動ホイールハブアセンブリ。
【請求項１３】
前記ステーターが前記スピンドルの一端に向けて位置されたキャリアによって前記スピンドルに取り付けられている、請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の車両用の電気駆動ホイールハブアセンブリ。
【請求項１４】
前記キャリアは、前記ホイールハブを支持している軸受アセンブリを支持し、前記ホイールハブが前記スピンドルのまわりを回転することを可能にする、請求項１３に記載の車両用の電気駆動ホイールハブアセンブリ。
【請求項１５】
前記ステーターは、前記ローター主本体が面している側面とは反対側の片側面にのみ支持されている、請求項１３又は請求項１４に記載の車両用の電気駆動ホイールハブアセンブリ。
【請求項１６】
前記キャリアも、前記スピンドルに対して前記電力及び制御回路を支持している、請求項１５に記載の車両用の電気駆動ホイールハブアセンブリ。
【請求項１７】
２つのプリント回路板を含み、前記キャリアに最も近い板が前記電力回路を保持している、請求項１３ないし１６のいずれか１項に記載の車両用の電気駆動ホイールハブアセンブリ。
【請求項１８】
前記ハブアセンブリの前記スピンドルは、６０ｍｍ〜１５０ｍｍの軸方向長を有する、請求項２に従属する請求項３ないし１７のいずれか１項に記載の車両用の電気駆動ホイールハブアセンブリ。
【請求項１９】
電気モーターによって駆動されるように構成されたホイールハブを有する車両であって、前記ハブは、ステーターと、前記ステーターのまわりを回転可能なローターとを有する電気モーターを収容しており、
前記電気モーター用の電力回路及び制御回路が、前記ステーターの周縁の内側に配置されている、車両。
【請求項２０】
前記車両は、少なくとも１つの駆動ホイールを有し、
前記ホイールは、前記ハブを支持しているスピンドルを含み、
支持手段が、周縁リムに延びており、
前記ハブは、その中に配置された前記電気モーターを有し、前記電気モーターは、ブラシレスＤＣモーターと、前記ハブを回転させるために前記ブラシレスＤＣモーターによって駆動されるように構成された遊星減速歯車アセンブリとを有する、請求項１９に記載の車両。
【請求項２１】
前記ブラシレスＤＣモーターは、前記スピンドルのまわりであって完全に前記ステーターの範囲の内側に配置されたドーナツ形状の装着手段に装着されたインバーター又はパルス幅変調器（ＰＷＭ）回路を含む前記電力回路によって動力を得る、請求項２０に記載の車両。
【請求項２２】
前記装着手段は、プリント回路板（ＰＣＢ）である、請求項２１に記載の車両。
【請求項２３】
整流が、前記プリント回路板又はさらなるドーナツ形状のプリント回路板に装着された、前記スピンドルのまわりであって完全に前記ローターの範囲の内側に配置されたマイクロコントローラーによって与えられる、請求項２２に記載の車両。
【請求項２４】
２つのプリント回路板が使用され、前記プリント回路板及びさらなるプリント回路板が、平行な平面の関係で実質的に配置され、互いに電気的に接続されている、請求項２３に記載の車両。
【請求項２５】
前記プリント回路板及び前記さらなるプリント回路板は、各々、両面を有し、その両方の主平面に装着された構成要素を備えている、請求項２４に記載の車両。
【請求項２６】
前記車両は、自転車であり、好都合には、折りたたみ自転車であり、前記駆動ホイールは、その前輪である、請求項１９ないし２５のいずれか１項に記載の車両。
【請求項２７】
前記自転車は、前記前輪の上に装着された荷かごを有し、前記荷かごは、バッテリーと、充電器と、前記充電器用の制御電子部品との少なくとも１つを含むように構成されている、請求項２６に記載の車両。
【請求項２８】
速度センサーが、前記自転車のペダル速度を決定するために設けられ、
速度制御ケーブルが、前記モーターの速度を制御するためにそこから前記モーターに延びている、請求項２６又は２７に記載の車両。
【請求項２９】
乗り手によってペダルに加えられた作用力を感知するためのトルクセンサーが設けられている、請求項２６、２７又は２８に記載の車両。
【請求項３０】
前記荷かごは、前記自転車から取り外し可能である、請求項２６ないし２９のいずれか１項に記載の車両。
【請求項３１】
前記バッテリー及び制御電子部品から前記プリント回路板と前記さらなるプリント回路板との少なくとも一方への電気接続は、４本までのケーブルによって提供される、請求項１９ないし３０のいずれか１項に記載の車両。
【請求項３２】
電動付きでない自転車、スクーター又は車椅子を電動アシスト付きに変換するための複数の部分からなるキットであって、
第１の態様による電気駆動ホイールハブアセンブリと、
少なくとも１つのバッテリーを含むバッテリーパックと、
前記ホイールハブを前記バッテリーに接続するための少なくとも１つのケーブルと、
の少なくとも２つを具備する、キット。
【請求項３３】
前記ホイールは、ホイールリムと、前記ハブアセンブリと、前記ホイールリムを前記ハブアセンブリに接続している複数のスポークとを有する、請求項１ないし１８のいずれか１項に記載のハブアセンブリを組み込んだホイール。
【請求項３４】
添付図面を参照して図示され、実質的にここに記載されるような車両。
【請求項３５】
添付図面を参照して図示され、実質的にここに記載されるような、電気駆動ホイールハブシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気駆動ホイールハブシステムを有する車両、及びそこに組み込まれたシステムに関する。本発明はまた、このような車両用の電気駆動ホイールハブアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリー、ハイブリッド又は燃料電池電気駆動システムを備えた自動車、オートバイ、身体障害者用車両、スクーター及び車椅子のような車両を提供することが知られており、また、自転車に電力を供給することも知られており、これにより、完全な、又は部分的な駆動補助を提供することができる。ほとんどの電動アシスト自転車は、ペダルに動力を供給するために自転車に乗る人を必要とし、また自転車を駆動させるための追加の動力アシストを提供するために電気モーターが使用される。これらの自転車は、電動アシスト自転車（pedelecs）として一般に知られている。
【０００３】
直接駆動電気モーターがホイールハブ内に配置された電気駆動ハブシステムが知られており、その初期の例が米国特許第５５２２７１号明細書に開示されている。このような初期のシステムはブラシ整流を必要としたが、インバーターによって、又はパルス幅変調（ＰＷＭ）によって制御されたブラシレスＤＣモーターの到来により、高い効率が達成されてきている。
【０００４】
国際公開第２０１３／００４４０９号は、貨物車両、自動車又はオートバイへの適用に適した電気自動車のホイールハブに嵌め込まれたインバーターを備えた直接駆動電気モーターを開示している。電子整流は、通常、マイクロコントローラーによって与えられる。
【０００５】
ハブモーターは、永久磁石を備えた環状ローターと、ドーナツ形状に形成されたハブに装着された内側ステーター相巻線とを有する。ＰＷＭは、モーターの位相を制御するために使用され、これにより、変調のマークスペース比がモーターの速度を制御し、このような制御は、例えば、国際公開第２０１１／０１３５８３号から知られている。
【０００６】
したがって、モーターの速度及び動力を制御するために、各パルスの幅が増減され、（三相又は五相であることができる）モーターの電気的な各相がそれに従って駆動される。これは、電気供給、巻線温度及び回転速度、及びポジションセンサーを含む三相電気モーターが、制御ユニットとバッテリーとインバーターとの間でモーターに最低１２又は１４の個々の接続を必要とすることを意味する。これは、必要に応じてホイールスピンドルを通り抜けてモーターにナットを配置しなければならないので、大径のかさばったケーブルになる。
【０００７】
このようなかさばったケーブルでは、配線の損傷又は故障の可能性があり、バッテリー又はインバーターからモーターに延びている１又は１．５メートルのケーブル長は稀ではなく、このような長い長さにわたる高周波ＰＷＭ切り替え動力の伝達は、他の成分との電気的干渉を起こして導体に高電圧を誘起することがあり、反射波は、高電流又は高電圧を誘起することがあり、制御論理回路に対する損傷又は干渉を生じうる。
【０００８】
さらに、自転車では、例えば、フロントフォーク又はリアフォークの間のスペース制限が電気ハブモーターを配置するために利用可能なスペースを制限する。標準サイズの自転車のハブは、例えば、しばしば１００ｍｍ幅であり、折りたたみ自転車は、しばしば、７４ｍｍ未満であり、これは、ハブモーターの適用範囲を厳しく制限する。多くの例では、これは、ハブモーターがフォークの標準的でないスペースに嵌め込まれ、変更済み又は改造済みの取替えフォークを必要としている。既存の自転車を電気駆動に変換する受容性を生み出したり制限したりする取替え又は変更済みのフォークは、高価である。さらに、直接駆動ハブモーターは、大きくて重くなりがちであり、これらは標準サイズの自転車の後輪の位置に受け入れ可能でありうるが、これらは、自転車の前輪に位置したときに不愉快なほどに重く見苦しい。
【０００９】
直接駆動モーターは、強力であるが、ホイールのサイズ及び車両の最大速度によって回転速度に制限がある。これは、このような電気モーターが、通常、動力と電気エネルギー効率との両方に関してこれらの効率的な速度未満で走っていることを意味する。所定の動力出力用の直接駆動モーターはまた、同等のギヤ駆動モーターと比較して、その直径が著しく大きい。
【発明の概要】
【００１０】
本発明は、先の問題を少なくとも部分的に軽減しようとするものである。
【００１１】
第１の態様によれば、ステーターと、前記ステーターのまわりを回転可能なローターとを有する電気モーターを収容しているホイールハブを具備する、電動アシスト車両用の電気駆動ホイールハブアセンブリが提供される。前記電気モーター用の電力回路及び制御回路が、前記ステーターの周縁の内側に配置されている。
【００１２】
前記電気モーターは、ブラシレスＤＣモーターを有することができ、前記ホイールハブアセンブリは、前記ホイールハブを回転させるために前記ブラシレスＤＣモーターによって駆動されるように構成された遊星減速歯車アセンブリを有することができる。
【００１３】
遊星ギヤボックスは、ローターに取り付けられた太陽歯車と、１組の遊星歯車と、ホイールハブに取り付けられた輪歯車（旋回大歯車）とを有することができ、これにより、ローターからホイールハブにトルクを伝達する。
【００１４】
前記電力回路は、前記スピンドルのまわりであって完全に前記ステーターの範囲の内側に配置された装着手段に装着されたインバーター又はパルス幅変調器（ＰＷＭ）回路を含むことができる。
【００１５】
前記装着手段は、ドーナツ形状であることができ、プリント回路板（ＰＣＢ）を含むことができる。もちろん、利用可能な空間に嵌まる他の形状であってもよい。
【００１６】
ハブアセンブリは、マイクロコントローラーを有するモーター用の整流回路を含むことができ、これは、前記電力回路用の前記プリント回路板に、又はさらなるドーナツ形状のプリント回路板に装着されることができ、また、前記スピンドルのまわりであって完全に前記ローターの範囲の内側に配置されることができる。マイクロコントローラーは、電気ホイールハブモーターの制御回路の一部を形成することができる。このさらなるプリント回路板も、ドーナツ形状であってよい。
【００１７】
２つのプリント回路板が使用される場合、前記プリント回路板及びさらなるプリント回路板は、平行な平面の関係で実質的に配置され、互いに電気的に接続されることができる。一方は、電力回路を保持することができ、他方は、制御回路を保持することができる。
【００１８】
前記モーターの前記ローターは、前記ステーターの外周面の外部のまわりに周方向に間隔を置いた位置に支持された複数の磁石を有することができ、エアギャップが、前記磁石と前記ステーターとの間に規定されている。
【００１９】
前記モーターの前記ローターは、前記スピンドルに固定された、軸方向に離間して配置された１対の軸受アセンブリによって支持されることができる。前記軸受アセンブリは、前記ステーターの前記周縁の内側に配置されることができる。
【００２０】
軸受軌道輪は、各々、内輪と、外輪と、前記外輪に前記内輪を接続している複数の軸受とを有することができる。これら軸受は、ボール軸受又はころ（針状ころ）軸受を含むことができる。
【００２１】
内輪及び外輪は、それぞれ、スピンドル及びローターに固定されることができるが、内輪は、アセンブリに対してスピンドルに沿って自由に摺動することができ、径方向のローターの位置決めと同様に、スピンドルに対してローターを軸方向に配置するように、使用中、完成したハブアセンブリの隣接部品によって所定の位置に配置されることができる。
【００２２】
前記ローターは、スピンドルが通り抜ける中央開口を有する、径方向に延びた主本体と、前記主本体の最も内側の周の位置から、又はその近くの位置から離れるように延びた内側支持リムとを有することができ、前記内側支持リムは、前記電力及び駆動回路と前記スピンドルとの間を通るように前記スピンドルに沿って軸方向に延びており、２つの軸受アセンブリは、前記ローターの内周リムに取り付けられている。
【００２３】
２つの軸受アセンブリは、内周リムのそれぞれの端部に向けて配置されることができる。
【００２４】
前記ローターの前記主本体は、平面状のディスクを含むことができ、これは、重さを減らすために適所で切り取られてよい。主本体は、遊星ギヤボックスの太陽歯車の複数の固定点を規定することができる。
【００２５】
太陽歯車は、ギヤキャリアによって支持されたギヤボックスの１組の遊星減速歯車と噛み合うことができ、これら遊星歯車用のギヤキャリアは、スピンドルのまわりのキャリアの回転を防ぐために駆動方向においてスピンドルに取り付けられている。
【００２６】
スプラグクラッチのような任意のクラッチが、モーターに動力が供給されていないときに惰性で走るのを可能にするために、他の非駆動の方向に、スピンドルに対するギヤキャリアの動きを許容するために与えられることができる。
【００２７】
あるいは、遊星歯車用のキャリアは、両方向の回転を防ぐためにスピンドルに対して固定されることができる。これは、例えば、ハブアセンブリが発電機として機能し、回生ブレーキを与えることを可能にする。
【００２８】
駆動方向とは、一般に、前方方向に車両を駆動させるためにハブアセンブリのハブがモーターによって回転される方向を意味する。
【００２９】
ギヤキャリアは、ローター主本体に遊星歯車の反対側面に配置されることができる。そして、遊星歯車は、ハブの内面又はハブの一部に接続しハブの一部を形成しているカバープレートに取り付けられるか一体にされた輪歯車と噛み合うことができる。
【００３０】
遊星歯車は、各々、輪歯車と噛み合う遊星歯車の一部よりも多くの歯を有する太陽歯車と噛み合う各遊星歯車の一部を備えた、ずれば減速遊星歯車を含むことができる。効果的には、各遊星歯車は、共通の車軸に一緒に緊密に接続された２つのギヤを含むことができる。
【００３１】
ずれば歯車の使用は、遊星ギヤボックスの全径がコンパクトに保たれながら、相対的に高い総減速比、好ましくは約７：１ないし約１３：１を達成することを可能にする。最も好ましい範囲は、７．７４：１と１２．５：１との間にある。
【００３２】
ローターはまた、前記主本体の最も外側の縁の領域から、又はその近くの領域から離れるように突出した外周リムを有することができ、前記外周リムは、前記ステーターの外周面に突き出ており、前記モーターが駆動中であるとき、前記外周リムは、前記ステーターによって生成された磁界と相互作用する複数のローター磁石を保持している。
【００３３】
外周リムは、ホイールアセンブリのホイールハブの内面の近くに配置されることができる。
【００３４】
ローター主本体及び２つのリムは、水平ブランクで始まる深絞り成形法を使用して形成されることができる単一プレス要素を含むことができる。
【００３５】
ステーターの周縁の内側の、及び電力及び制御回路の周縁の内側の位置でスピンドルに取り付けられた軸受を使用したローターの位置決めは、ハブアセンブリの全幅がローターの安定した支持を同時に提供しながら低く保たれることができることを確実にする。
【００３６】
ローター主本体は、ステーターとギヤボックスとの間に挟まれていることができ、主本体は、ハブアセンブリのスピンドルに沿ってほぼ中間に配置されることができる。
【００３７】
ステーターは、スピンドルの一端に向けて配置されたキャリアによってスピンドルに取り付けられることができる。キャリアは、ホイールハブを支持している軸受けアセンブリを支持することができ、ホイールハブがホイールハブのまわりを回転することを可能にする。ステーターは、ローター主本体が面している側面とは反対側の片側面にのみ支持されることができる。
【００３８】
好ましい配置では、（提供された場合）ローターの内周リムと外周リムとの間にステーターを支持することに加えて、キャリアも、前記スピンドルに対して前記電力及び制御回路を支持することができる。
【００３９】
スピンドルは、好ましくはアルミニウムである金属部品を含むことができ、ハブの外部へ引き渡すために、電力回路及びステーターで増す熱の伝達の経路を提供することができる。
【００４０】
２つの回路板が提供される場合、キャリアに最も近い板が、好ましくは、電力回路を保持している。制御回路を保持している他の板は、ローターの主本体の、角度位置を、したがって回転運動を検出する角度ポジションセンサーを含むことができる。磁石は、例えば、ローターの主本体に取り付けられることができ、センサーは、磁石の通過を検出するホール効果センサーであることができる。高解像度の位置信号がセンサーから出力されることを可能にするために複数の磁石が設けられることができ、同様に、複数のホール効果センサーが設けられることができる。
【００４１】
最も好ましい配置では、電力及びサポート回路は、ステーターとローターの内周リムとの間のスペースでキャリアから各々突き出ている１以上のプリント回路板を含むことができる。１以上のボルトが、回路板又は各回路板を通り抜けて、キャリアのそれぞれのねじ付き孔と係合することができる。
【００４２】
キャリアは、中央の穴を含むスパイダーを有することができ、これは、例えば、圧入接続によって、スパイダーがスピンドルに取り付けられるのを可能にし、スパイダーの各脚がステーター又は回路に対して位置決め点を与える。キャリアは、ローターを支持している軸受の外側寄りの、スピンドルの一端部に近いスピンドルに取り付けられることができる。
【００４３】
キャリアは、ステーターに直接固定されることができ、回路を支持し、あるいは、回路に直接固定されることができ、ステーターを支持する。あるいは、キャリアは、ステーターと回路との両方に直接固定されてもよい。
【００４４】
ハブは、２つの部分からなる（two-part）シェルを含むことができ、各部分が径方向に延びている壁を有し、軸受アセンブリによって支持されている。使用中、２つの部分からなるシェルは、モーターステーター、ローター、制御回路及びギヤボックスに対して要素への露出から保護カバーを形成するために互いに接続される。さらに、もちろん、完成したホイールへ構築されたとき、シェルは、ハブからホイールのリムへの接続を与える。
【００４５】
ハブアセンブリのスピンドルは、６０ｍｍ〜１５０ｍｍの公称軸幅を有することができる。７４ｍｍのハブアセンブリ幅が提供されることができる。これは、フォーク端部の間の間隔の変更なく、一連の自転車のフォークのアームの間にハブアセンブリが嵌め込まれることを可能にする。この寸法は、一般に、ハブの外止めナット寸法として参照され、るが、本発明のスピンドルには外部の止めナットがなく、代わりに、スピンドルの各端部に向けて形成された径方向のショルダーによって決定される予め設定された長さを有し、使用時に自転車の二又か脱落者、あるいは車椅子又はモビリティのスクーターのような車両の同等の支持位置の内面と接触する。
【００４６】
ハブアセンブリは、自転車のフロントフォークのような、車両の支持部分にスピンドルを固定するための手段を含むことができ、それにより、スピンドルは、車両の支持部品に対して回転するのを抑制される。
【００４７】
固定手段は、１組の固定ナットを含むことができ、スピンドルの各端部には、ねじ付きの延長部分が設けられ、これは、ナットのねじに相補的であり、ねじ付き部分の径は、自転車のフロントフォークの端部に配置された基準フォーク端部を通り抜けるようにサイズを設定されている。これは、フォークをほとんど、あるいは全く変更することなくさまざまな自転車にハブを取り付けることを可能にする。このねじ部分は、代表的には１０ｍｍ〜２０ｍｍだけハブアセンブリの公称幅を越えて延びていることができる。
【００４８】
スピンドルのねじ付端部は、各々、７ｍｍないし２０ｍｍの径を有することができ、自転車を備えたハブアセンブリの使用のためには８ｍｍ径又は１５ｍｍ径が好ましい。
【００４９】
電気駆動ホイールアセンブリが車椅子又はモビリティのスクーターに嵌められることになっている場合、スピンドルが一端部でのみ車両に取り付けられることができ、その場合には、単一の固定ナットのみが必要とされてよく、ねじ付き延長部分は、スピンドルの一端部のみに設けられてよい。
【００５０】
ハブは、１５０ｍｍ未満の、好ましくは１４０ｍｍ以下の外径を有することができる。この小さな直径は、ハブが広範囲のホイールリム内に嵌められることを可能にし、コンパクトなままであることによって、ハブアセンブリの重さは比較的軽く保たれることができる。
【００５１】
モーターの出力は、約２５０ワットの平均電力に制限されうるが、モーター出力は、２５０ワットを超過するピーク電力を有することができる。
【００５２】
本発明のさらなる態様によれば、電気モーターによって駆動されるように構成されたホイールハブを有する車両が提供され、前記ハブは、ステーターと、前記ステーターのまわりを回転可能なローターとを含む電気モーターを収容しており、前記電気モーター用の電力回路及び制御回路が、前記ステーターの周縁の内側に配置されている。好ましくは、前記車両は、少なくとも１つの駆動ホイールを有し、前記ホイールは、前記ハブを支持しているスピンドルを含み、支持手段が周縁リムに延びており、前記ハブは、その中に配置された前記電気モーターを有し、前記電気モーターは、ブラシレスＤＣモーターと、前記ハブを回転させるために前記ブラシレスＤＣモーターによって駆動されるように構成された遊星減速歯車アセンブリとを有する。
【００５３】
効果的には、ブラシレスＤＣモーターは、前記スピンドルのまわりであって完全に前記ステーターの範囲の内側に配置されたドーナツ形状の装着手段に装着されたインバーター又はパルス幅変調器（ＰＷＭ）回路を含む電力回路によって得られた動力を含む。
【００５４】
好ましくは、前記装着手段は、プリント回路板（ＰＣＢ）である。
【００５５】
好都合には、整流が、前記プリント回路板又はさらなるドーナツ形状のプリント回路板に装着された、前記スピンドルのまわりであって完全に前記ローターの範囲の内側に配置されたマイクロコントローラーによって与えられる。
【００５６】
好ましくは、２つのプリント回路板が使用される場合、前記プリント回路板及びさらなるプリント回路板は、平行な平面の関係で実質的に配置され、互いに電気的に接続されることができる。一方は、電力回路を保持することができ、他方は、制御回路を保持することができる。
【００５７】
効果的には、プリント回路板及びさらなるプリント回路板は、各々、両面を有し、その両方の主平面に装着された構成要素を備えている。
【００５８】
ハブは、マイクロコントローラーを有するモーターの整流回路を含むことができ、これは、前記電力回路用の前記プリント回路板に、又はさらなるドーナツ形状のプリント回路板に装着されることができ、また、前記スピンドルのまわりであって完全に前記ローターの範囲の内側に配置されている。マイクロコントローラーは、電気ホイールハブモーターの制御回路の一部を形成することができる。このさらなるプリント回路板もまた、ドーナツ形状であってよい。
【００５９】
２つのプリント回路板が使用される場合、前記プリント回路板及びさらなるプリント回路板は、平行な平面の関係で実質的に配置され、互いに電気的に接続されることができる。一方は、電力回路を保持することができ、他方は、制御回路を保持することができる。
【００６０】
前記モーターの前記ローターは、前記ステーターの外周面の外部のまわりに周方向に間隔を置いた位置に支持された複数の磁石を有することができ、エアギャップが、前記磁石と前記ステーターとの間に規定されている。
【００６１】
前記モーターの前記ローターは、前記スピンドルに固定された、軸方向に離間して配置された１対の軸受アセンブリによって支持されることができる。前記軸受アセンブリは、前記ステーターの周縁の内側に配置されることができる。
【００６２】
軸受軌道輪は、各々、内輪と、外輪と、前記外輪に前記内輪を接続している複数の軸受けとを有することができる。これら軸受は、ボール軸受け又はころ（針状ころ）軸受を含むことができる。
【００６３】
内輪及び外輪は、それぞれ、スピンドル及びローターに固定されることができるが、内輪は、アセンブリに対してスピンドルに沿って自由に摺動することができ、径方向のローターの位置決めと同様に、スピンドルに対してローターを軸方向に配置するように、使用中、完成したハブアセンブリの隣接部品によって所定の位置に配置されることができる。
【００６４】
前記ローターは、スピンドルが通り抜ける中央開口を有する、径方向に延びた主本体と、前記主本体の最も内側の周の位置から、又はその近くの位置から離れるように延びた内側支持リムとを有することができ、前記内側支持リムは、前記電力及び駆動回路と前記スピンドルとの間を通るように前記スピンドルに沿って軸方向に延びており、２つの軸受アセンブリは、前記ローターの内周リムに取り付けられている。
【００６５】
２つの軸受アセンブリは、内周リムのそれぞれの端部に向けて配置されることができる。
【００６６】
前記ローターの前記主本体は、平面状のディスクを含むことができ、これは、重さを減らすために適所で切り取られてよい。主本体は、遊星ギヤボックスの太陽歯車の複数の固定点を規定することができる。
【００６７】
ローターはまた、前記主本体の最も外側の縁の領域から、又はその近くの領域から離れるように突出した外周リムを有することができ、前記外周リムは、前記ステーターの外周面に突き出ており、前記モーターが駆動中であるとき、前記外周リムは、前記ステーターによって生成された磁界と相互作用する複数のローター磁石を保持している。
【００６８】
外周リムは、ホイールアセンブリのホイールハブの内面の近くに配置されることができる。
【００６９】
ローター主本体及び２つのリムは、水平ブランクで始まる深絞り成形法を使用して形成されることができる単一プレス要素を含むことができる。
【００７０】
ステーターの周縁の内側の、及び電力及び制御回路の周縁の内側の位置でスピンドルに取り付けられた軸受を使用したローターの位置決めは、ハブアセンブリの全幅がローターの安定した支持を同時に提供しながら低く保たれることができることを確実にする。
【００７１】
ローター主本体は、ステーターとギヤボックスとの間に挟まれていることができ、主本体は、ハブアセンブリのスピンドルに沿ってほぼ中間に位置することができる。
【００７２】
ステーターは、スピンドルの一端に向けて配置されたキャリアによってスピンドルに取り付けられることができる。キャリアは、ホイールハブを支持している軸受けアセンブリを支持することができ、ホイールハブがホイールハブのまわりを回転することを可能にする。ステーターは、ローター主本体が面している側面とは反対側の片側面にのみ支持されることができる。
【００７３】
好ましい配置では、（提供された場合）ローターの内周リムと外周リムとの間にステーターを支持することに加えて、キャリアも、前記スピンドルに対して前記電力及び制御回路を支持することができる。
【００７４】
スピンドルは、好ましくはアルミニウムである金属部品を含むことができ、ハブアセンブリの外部へ引き渡すために、電力回路及びステーターで増す熱の伝達の経路を提供することができる。
【００７５】
２つの回路板が提供される場合、キャリアに最も近い板が、好ましくは、電力回路を保持している。制御回路を保持している他の板は、ローターの主本体の、角度位置を、したがって回転運動を検出する角度ポジションセンサーを含むことができる。磁石は、例えば、ローターの主本体に取り付けられることができ、センサーは、磁石の通過を検出するホール効果センサーであることができる。高解像度の位置信号がセンサーから出力されることを可能にするために複数の磁石が設けられることができ、同様に、複数のホール効果センサーが設けられることができる。
【００７６】
最も好ましい配置では、電力及びサポート回路は、ステーターとローターの内周リムとの間のスペースでキャリアから各々突き出ている１以上のプリント回路板を含むことができる。１以上のボルトが、回路板又は各回路板を通り抜けて、キャリアのそれぞれのねじ付き孔と係合することができる。
【００７７】
キャリアは、中央の穴を含むスパイダーを有することができ、これは、例えば、圧入接続によって、スパイダーがスピンドルに取り付けられるのを可能にし、スパイダーの各脚がステーター又は回路に対して位置決め点を与える。キャリアは、ローターを支持している軸受に外側寄りの、スピンドルの一端部に近いスピンドルに取り付けられることができる。
【００７８】
キャリアは、ステーターに直接固定されることができ、回路を支持し、あるいは、回路に直接固定されることができ、ステーターを支持する。あるいは、キャリアは、ステーターと回路との両方に直接固定されてもよい。
【００７９】
好ましくは、車両は、自転車であり、好都合には、折りたたみ自転車であり、前記駆動ホイールは、その前輪である。あるいは、車両は、車椅子、スクーター又はモビリティスクーターであることができる。
【００８０】
効果的には、車両が自転車である場合、車両は、前輪の上に装着された荷かごを有することができ、荷かごは、バッテリーと、充電器と、充電器用の制御電子部品との少なくとも１つを含むように構成されている。
【００８１】
好都合には、荷かごは、自転車から取り外し可能である。荷かごは、例えば、自転車のヘッドチューブに取り付けられた固定デバイスに取り付けられることができる。
【００８２】
車両は、車両に固定された補助制御装置を含むことができ、これは、バッテリーへの電気接続のための少なくとも１つの入力ポートと、ハブへの接続のための少なくとも１つの出力ポートとを含むことができる。制御装置は、システムの異なる部品間の、例えばハブとバッテリーとバッテリー制御装置との間のいくつかの制御を与えることができ、ＣＡＮバス上の伝達に適している多重化信号を出力可能なプロセッサーを含むことができる。
【００８３】
補助制御装置は、使用中、ハブモーターなどの、システムの１以上の部分の操作を監視し、ユーザーに診断情報を提供する診断回路を含むことができる。補助制御装置は、例えば、障害又はシステムを点検する必要性を示すために点灯する１以上のライトを含むことができる。監視制御装置の用意は、システム全体へのうまく組み合わせたアプローチを可能にし、バッテリー及びハブが必要とされるようにして交換されることができる。
【００８４】
制御装置は、車両のフロントライトとリアライトとの少なくとも一方に接続するためのさらなるポートを含むことができ、ハブと同様にバッテリーにライトを供給することを可能にする。
【００８５】
制御装置は、好都合には、自転車のフレームに、例えば、自転車のヘッドチューブに固定されることができる。
【００８６】
制御装置は、ユーザー操作可能スイッチへの接続のためのさらなるポートを含むことができ、それにより、ユーザーが少なくともハブの操作の一部を制御することができる。
【００８７】
トルクセンサー又は力覚センサーが提供される場合、制御装置は、トルクセンサーから信号を受信するための入力部を含むことができる。
【００８８】
制御装置は、単一のマルチコアケーブルによってハブに接続されることができ、各コアは、
車両速度と、
ユーザー（例えば乗り手）が加えたトルク又は力と、
ペダル速度と、
バッテリーからのハブ回路への動力と、
ハブからバッテリーへ、又はアース点への戻り接続と、
の１つを保持している。
【００８９】
最も好ましくは、ケーブルは、４つのコアを有し、２つが電力を伝達し、１つが、監視制御装置からハブの制御回路に、車両速度、ペダル速度及びユーザーが加えたトルク又は力の少なくとも１つを示す多重化制御信号を伝達し、他の１つが、ハブの制御回路から伝達された制御信号を受信する。
【００９０】
補助制御装置は、ハブへの伝達のための多重化信号を生成し、ハブから多重化信号を受信するためのプロセッサーを含むことができる。
【００９１】
好都合には、速度センサーが、自転車のペダル速度を決定するために設けられることができ、速度制御ケーブルは、前記モーターの速度を制御するためにそこから前記電気モーターに延びている。このケーブルの代わりに、信号は、補助制御装置によって多重化され、マルチコアケーブルの１つの導体を横切って伝達されることができる。
【００９２】
０でない速度が検出された場合、あるいは、速度がある予め定められた０でない値を超えた場合、あるいは、測定された速度から決定されるような加速が予め定められたレベルを超えた場合、モーターは補助トルクを加えることができる。これらの条件が満たされていない場合、補助は提供されなくてよい。それ故、モーターは十分な補助を加えないが、代わって、ユーザー、おそらく車椅子利用者又は自転車の乗り手が車椅子又は自転車に動力を供給するのを助ける。
【００９３】
システムは、例えば自転車の乗り手である車両のユーザーが車両に駆動力又はトルクを加えるのを検出するための力覚センサー又はトルク検出手段を含むことができる。提供された場合、補助制御装置のプロセッサーは、力信号又はトルク信号を受信して、ハブにおそらく他の信号とともに多重化された信号を伝達する機能を実行することができる。
【００９４】
例えば、乗り手によってペダルに加えられた作用力を感知するためのトルクセンサーが設けられることができる。トルクセンサーは、車両の底部のブラケットアセンブリに連結されることができ、１以上の歪みゲージを含むことができる。
【００９５】
ハブモーターは、乗り手によって加えられたトルクが１以上の予め定められた基準を満たす場合に補助トルクを与え、そうでなければ補助トルクを加えないように構成されることができる。それ故、モーターは、車両の動機づけの単独供給を提供するのではなく、乗り手を補助する。
【００９６】
ハブモーターは、入力トルクに対してユーザーが規定した応答を与えるように構成されることができ、トルクの需要増加が検出された場合はいつでも、ユーザーが多少の援助及びより累進的又は積極的な増加を選択することを可能にする。
【００９７】
他の態様では、本発明は、本発明の第１の態様のハブアセンブリを組み込むホイールを提供し、ホイールは、ホイールリムと、ハブアセンブリと、ハブアセンブリにホイールリムを接続している複数のスポークとを有する。ホイールに１６〜４０個のスポークがあってよい。
【００９８】
ホイールは、２０インチ（５１ｃｍ）〜２８インチ（７１ｃｍ）のホイールリム外径を有することができ、自転車又は車椅子での使用に適していることができる。ホイールリム径の好ましい径は、２０インチ、２４インチ、２６インチ、２７インチであり、また、６５０ｃｃ、７００ｃｃである。これらのサイズは、自転車及び車椅子用の標準ホイールサイズに相当する。
【００９９】
本発明のさらなる態様によれば、ステーターとローターとを有するモーターを有する電気駆動ハブアセンブリを含む車両の駆動ホイールのハブに配置される電気駆動ホイールハブシステムが提供され、前記ローターは、前記ステーターのまわりを回転可能であり、前記モーター用の電力回路及び制御回路は、前記ローターの周縁の内側に配置されており、システムは、さらに、バッテリーと、監視制御装置と、監視制御装置を電気駆動ハブアセンブリに接続するマルチコアケーブルとを含む。
【０１００】
さらなる態様によれば、電動付きでない自転車、スクーター又は車椅子を電動アシスト付きに変換するための複数の部分からなるキットが提供され、このキットは、第１の態様による電気駆動ホイールハブアセンブリと、少なくとも１つのバッテリーを含むバッテリーパックと、前記ホイールハブを前記バッテリーに接続するための少なくとも１つのケーブルと、の少なくとも２つを具備する。
【０１０１】
キットは、さらに、速度センサーとトルクセンサーとの少なくとも一方を含むことができる。１以上のケーブルが、直接的又は間接的に、ハブにセンサー又は各センサーを接続するために設けられることができる。
【０１０２】
電気駆動ホイールハブアセンブリは、自転車の前輪の一部を形成することができる。
【０１０３】
キットは、キットの複数の部分を互いに接続するためのジャンクションボックスを形成する監視制御装置を含むことができる。
【０１０４】
通常のアシスト付きでない自転車に本発明のキットを加えることによって、完全な電動アシスト自転車が提供され、これは、行程においてより快適でより疲れにくいように乗り手を補助することができる。
【０１０５】
好ましくは、ハブは、その中に位置された前記電気モーターを有し、前記電気モーターは、ブラシレスＤＣモーターと、前記ハブを回転させるために前記ブラシレスＤＣモーターによって駆動されるように構成された遊星減速歯車アセンブリとを有する。
【０１０６】
本発明が、添付図面を参照して、例によって説明される。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】図１は、本発明の一適用形態に従う自転車を示す側面図である。
【図２】図２は、ハブに収容され、自転車のフロントフォーク間に位置された、本発明で使用される電気モーターを示す横断面図である。
【図３】図３は、本発明で使用されるモーター及び遊星減速歯車アセンブリを含む電気駆動ハブシステムを示す部分横断面図である。
【図４】図４は、減速歯車アセンブリを示す斜視図である。
【図５】図５は、ハブに収容された、電気モーター、ローター及びステーターを示す斜視図である。
【図６】図６は、本発明に従う電気駆動ホイールハブアセンブリを示す分解組立図である。
【図７（ａ）】図７（ａ）は、本発明で使用される１対のプリント回路板を示す斜視図である。
【図７（ｂ）】図７（ｂ）は、図７（ａ）に示されるプリント回路板の各々を示す正面図である。
【図７（ｃ）】図７（ｃ）は、図７（ａ）に示されるプリント回路板を示す背面図である。
【発明を実施するための形態】
【０１０８】
図では、同じ参照符号は同じ部分を表している。
【０１０９】
図１に示される自転車は、１対のハンドル３から１対のフロントフォーク４に延びているシャフトであるフロントステム２を含むフレーム１を有し、フロントフォークの間には、ハブモーター３１及び遊星減速歯車アセンブリ３２（図２並びに図３を参照）を収容しているハブ１８を含む電気駆動ハブシステム３０を有する前輪５が位置している。フレームの後部に向けて、１対のリアフォーク６と、後輪９の車軸８のための位置を形成するために一緒に連結されたアーム７とがある。後輪は、ペダル１３によって駆動されるチェーンホイール１２に装着されたチェーン１１によって駆動されるリアスプロケット１０を有し、ペダルは、各々、クランク１４によってチェーンホイールに相互接続されている。自転車は、乗り手のための座席１５を有する。自転車から取り外し可能であるように配置された荷かご１６がステム２に装着されている。荷かご１６は、好ましくは、安定性のためにステム２に配置されるが、荷かごは、ハンドルとフロントフォーク４との少なくとも一方に選択的に接続されてよい。荷かごは、バッテリー、充電器、及びマルチコアケーブル７５（図１に示されない）によってハブモーター３０に接続される充電器制御電子部品（個々には示されていない）を含む電源を収容するように配置されている。オン・オフ・スイッチ、速度制御スロットル及びペダル速度センサー（個々には示されていない）が、自転車に、又は荷かごに設けられることができる。自転車にも、乗り手によってペダル１３に加えられた作用力を感知するためのトルクセンサーが設けられることができ、ペダルの回転速度を決定するペダル速度センサーと組み合わせて、動力がハブモーターに必要か必要でないかを決定する論理を制御するための入力信号を供給するために使用されることができる。
【０１１０】
前輪５は、フロントフォーク４間でホイールを支持するための車軸として作用するスピンドル１７を有し、ハブ１８がスピンドル１７のまわりに回転可能であり、ハブは支持手段のための径方向内側端部位置を与えており、支持手段は、例えばこれら径方向の外側端部で、ホイール５のリム２０に接続されたスポーク１９であることができ、リムは、タイヤ２１に位置している。同様に、後輪９の車軸８は、リアスポーク２３の径方向の内端に位置しているハブ２２、及びタイヤ２５に位置しているリアリム２４を支持している。
【０１１１】
図２を参照すると、電気モーター３１の部分横断面図は、フロントフォーク４間に位置されているとして示され、ホイール（図２には示されない）は、スピンドル１７によってフォーク間に装着され、ナット２７を取り付けることによって適所に保持される。
【０１１２】
図３に示されるように、ハブモーター３１と遊星減速歯車アセンブリ３２とである電気モーターを含む電気駆動ハブシステム３０は、フロントフォーク４のスペース内でハブ１８に収容されている。
【０１１３】
ころ軸受軌道輪３４、３５がスピンドル１７のまわりに配置され、輪３４は、ホイールハブ１８の取り外し可能なエンドカバーを形成している遊星減速歯車アセンブリ３２用の皿形カバー３６を回転可能に支持している。軸受アセンブリ３５は、主ハブ部分１８を支持している。ハブモーター３１がハブ１８内に配置されている。ホイールハブ１８は、周囲に置かれたアーム３７を有し、これらの各々内にはスポーク１９の径方向の内端を位置決めするための孔がある。
【０１１４】
ハブモーター３１は、軟質な鉄製のステーター４０と、三相又は五相タイプであることができる一連のステーター巻線４１とを有する。三相であれば、これらは、１８のポールマシンを提供するためにステーターのまわりに周方向に間隔を置かれた、３組の６つのコイル対からなる。ステーター巻線は、それ自体周知であるように、スター又はデルタ結線であってよい。
【０１１５】
永久磁石ローターは、遊星減速歯車アセンブリ３２の太陽歯車５１に取り付けられたローター本体４３の周囲に配置された１６個の交互の南北の永久磁石４２を有する。ステーター４０は、ステーターハウジング４４又はキャリア内に位置されている。
【０１１６】
より詳細には、磁石４２は、ローターの主本体４３から突出しているローターの最も外側の外周リム４３ａに支持されている。主本体４３は、中心に穴を含むディスクを有し、この穴をスピンドルが自由に通り抜ける。内周リム４３ｂは、ディスクから突出しており、回路板とスピンドル１７との間のスペースを占領するためにスピンドルに沿って延びている。２つの互いに離間された軸受アセンブリ４５は、内周リムの両端部に向けて配置された、スピンドルに対してローターを支持している。主本体及び内周リムは、ローターのハブを一緒に形成している。
【０１１７】
遊星減速歯車アセンブリは、太陽歯車５１と、遊星減速歯車５３を回転可能に保持する遊星歯車キャリア５２とを有し、歯車５３の小径部分が環状遊星歯車５４の内歯と噛み合っている。遊星減速歯車５３の大径の歯は、太陽歯車５１と噛み合っている。遊星歯車５３の各々が車軸５５に装着され、遊星歯車キャリア５２は、静止して保持され、これにより、ハブモーター３１のハブ４３が回転するのにしたがって、遊星減速歯車５３と噛み合っている太陽歯車５１を回転させ、さらに、環状遊星歯車５４を、したがってホイールサイクルハブ１８、３６を回転させる。
【０１１８】
それ故、ハブの主本体４３を回転させるために、ステーター４０によって生じたＥＭＦが、ローター磁石４２に電磁気的反発動力を与えることが理解される。これは、太陽歯車５１を回転させ、さらに、遊星歯車装置５３及び輪歯車を回転させる。遊星減速歯車５３の連動は、ハブモーターによる直接駆動と比較して、３：１、４：１又は５：１の比でモーター速度を増加させることができる。このような連動は、所定のモーターサイズにおけるハブモーターの効率及び電力出力の両方を改良する。したがって、電力及び電気エネルギー効率の両方におけるそれらの効率的な速度未満で動作する直接駆動モーターの欠点が克服され、連動に起因してより小さなハブモーターが使用されることができる。
【０１１９】
ブラシレスＤＣハブモーターを駆動させるために、荷かご１６に配置されたバッテリーからの電流は、パルス幅変調（ＰＷＭ）回路によってのようにインバーターによってＤＣからＡＣに変換され、それにより、ＰＷＭ波形のマークスペース比のパルス幅がハブモーターの速度を制御する。
【０１２０】
従来、自転車の後輪の上に、あるいはハンドル間に嵌め込まれた荷かごに配置されたフレーム又は荷物ラックにＰＷＭ構成要素及び制御電子部品を設けることが知られていた。しかしながら、このような既知の配置は、問題を生じ、１〜１．５メートルの長さにわたるケーブルによってハブモーターステーター巻線に導かれる高い電流及び高いスイッチング周波数に起因する効率の悪さを招く。
【０１２１】
それ故に、本発明では、ＰＷＭ構成要素及び制御電子部品は、ステーターの周縁の範囲の内側に配置された１以上のプリント回路板に配置されている。制御論理及び伝達回路は、全て、温度センサー及び速度及びポジションセンサーと一緒に、（１又は複数の）前記プリント回路板に位置される。
【０１２２】
したがって、図７（ａ）〜図７（ｃ）を参照すると、電力プリント回路板７０は、ＰＷＭ集積回路を含み、プリント回路板７１は、制御論理回路を含む。制御論理プリント回路板７１は、制御論理集積回路７２を装着し、出力電力トランジスター７３は、ステーター巻線への導線長を最小にするために、プリント回路板７０の周縁の内側に配置されている。プリント回路板７０、７１は、１対のマルチピンコネクター７４によって相互接続されている。プリント回路板７１は、マルチコアケーブル７５が荷かご１６からプリント回路板７０に供給するのを容易にするために、部分的に切り取られたその外縁を有する。ハブモーターの電力及び制御用のマルチコアケーブルは、４つの配線に、すなわち正負の電力、高低の制御域ネットワークバスに含まれている。
【０１２３】
２つのプリント回路板が例示的な実施形態で示されているが、可能な場合、構成要素が単一プリント回路板に装着されてよいことが理解されるべきである。
【０１２４】
したがって、本発明では、パワーインバーター（又はＰＷＭ）、電力駆動回路及び論理制御回路が、ハブの内側に配置された１以上のプリント回路板に装着されており、これにより、電気的効率及びスペース利用性を最大にすることが理解される。
【０１２５】
ハブ内にインバーター／ＰＷＭ及び論理回路を置くことによって、インバーター／ＰＷＭとステーター巻線との間のケーブル長のかなりの減少が達成される。本発明では、出力相トランジスタースイッチのリードは、ステーター巻線に直接接続され、電力プリント回路板７３の縁のまわりに配置されている。
【０１２６】
制御論理は、ポジションセンサー、電流センサー及び電圧センサーを備えた論理プリント回路板７１に装着された集積回路７２のプログラムに組み込まれている。コンピューターエリアネットワーク論理バスにより集積回路７２を制御することによって、ハブへの配線の数が１２又は１４から４に減らされる。荷かご内にバッテリー及び充電器があることによって、家庭で、又はオフィスでのような、便利な場所でバッテリーを保管したり充電したりするために荷かごが取り外されることが可能である。ハブへの、及びハブからの信号は、車両に取り付けられた補助制御装置８０にその自由端で接続されたマルチケーブルリード７５に沿って流れる。この例では、補助制御装置は、荷かご１６の下で自転車のヘッドチューブ２に固定されている。補助制御装置は、ハブ、バッテリー及びバッテリー制御装置、及びトルク／ペダル速度センサーを相互接続しているジャンクションボックスを形成している。
【０１２７】
バッテリーは、２４、３６、４２又は４８ボルトのいずれかであることができる。
【０１２８】
ハブモーター３１は、２００〜５００ワット程度の比較的低い電力であることができるが、必要であれば、より大きくてよく、例えば８００ワットであってよい。
【０１２９】
上述された実施形態では、ハブモーターは、自転車の前輪に位置し、従来のホイールハブを代用し、それにより、スポークがハブの外縁に装着され、自転車のフロントホイールリムを支持することを可能にする。しかしながら、ハブモーターは、後輪のハブに位置されてもよいし、あるいは後輪にチェーンを駆動させるように配置されてもよい。制御回路は、乗り手のペダル力（漕ぐ力）の入力を監視することによって乗り手にトルクブーストを与え、必要であれば、トルクブーストを供給するように配置されることができる。
【０１３０】
電気ケーブル接続の数を減らすことによって、本発明は、ケーブルに必要なスペースの大きさを減らすという効果を奏し、電気的干渉を低減させる。
【０１３１】
本発明は、コンパクトな、あるいは折りたたみ自転車の特定の有用性を有するが、スペースやアクセスが制限されている場合や電気的な高周波干渉が最小にされるべき場合のような状況において本発明が効果的に使用されることができることが当業者に理解される。
【図１】
2018505097.tif 000003
【図２】
2018505097.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2018505097.tif 000008
【図７（ａ）】
2018505097.tif 000009
【図７（ｂ）】
2018505097.tif 000010
【図７（ｃ）】
2018505097.tif 000011
【国際調査報告】
2018505097.tif 000012
2018505097.tif 000013