CN102529571A - 内置马达自行车用轮毂 - Google Patents

Abstract

本发明提供在内置马达自行车用轮毂中减轻马达噪音的内置马达自行车用轮毂。内置马达轮毂(10)构成自行车的车轮的轮毂。内置马达轮毂(10)具有轮毂轴(15)、马达(11)、隔壁部(36b)和至少一个隔音部件(18)。马达(11)具有定子(22)。隔壁部(36b)可安装定子(22)，具有至少一个配置开口(43a)。至少一个隔音部件(18)以堵塞至少一个配置开口(43a)的方式配置在隔壁部(36b)。

Description

内置马达自行车用轮毂

技术领域

本发明涉及自行车用轮毂，特别涉及构成自行车的车轮的轮毂的内置马达自行车用轮毂。

背景技术

在自行车中，作为现有技术众所周知有由马达辅助人力驱动力的助力自行车。在助力自行车中，在车轮上设置马达(例如，参照专利文献1)。

先前技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-335536号公报

发明内容

发明要解决的课题

在上述现有技术的构成中完全没有考虑马达自身的噪音。

本发明的课题是在内置马达自行车用轮毂中减少马达的噪音。

用于解决课题的手段

本发明第一方面的内置马达自行车用轮毂是构成自行车的车轮轮毂的内置马达自行车用轮毂。内置马达自行车用轮毂具有轮毂轴、马达、隔壁部和至少一个隔音部件。马达具有定子。隔壁部可安装定子，具有至少一个开口。至少一个隔音部件以堵塞至少一个开口的方式配置在隔壁部。

在该内置马达自行车用轮毂中，定子安装在隔壁部，用隔音部件堵塞隔壁部的开口。为此，在隔壁部的内部产生的噪音难以传向外部，可减轻马达的噪音。

本发明第二方面的内置马达自行车用轮毂在本发明第一方面的内置马达自行车用轮毂中，在开口***电子部件的一部分。

在这种情况下，因为在开口配置电子部件的一部分，所以可缩短轮毂的轮毂轴向的长度。

本发明第三方面的内置马达自行车用轮毂在本发明第二方面的内置马达自行车用轮毂中，还具有设置在隔壁部、安装电子部件的电路基板。

在这种情况下，用隔壁部可以将马达和电路基板配置在不同的空间。为此，电子部件很难受到马达发热的影响。

本发明第四方面的自行车用内置马达轮毂在本发明第三方面的内置马达自行车轮毂中，还具有夹着隔壁部形成收纳电路基板的第一空间和收纳马达的第二空间的、具有隔壁部的马达壳体。

在这种情况下，可以由隔壁部分成第一空间和第二空间地配置马达和电路基板。由此，噪音进而难以向外部传递。

本发明第五方面的自行车用内置马达轮毂在本发明第三或第四方面的内置马达自行车轮毂中，电路基板驱动马达。

在这种情况下，可以接近马达配置马达的驱动电路，配线作业容易。

本发明第六方面的内置马达自行车用轮毂在本发明第四或第五方面的内置马达自行车轮毂中，马达壳体具有第一壳体部件和第二壳体部件。第一壳体部件具有隔壁部，不能旋转地与轮毂轴连结，在内部形成第一空间。第二壳体部件，其第一端自由旋转地支承在第一壳体部件，第二端自由旋转地支承在轮毂轴，在内部形成第二空间。

在这种情况下，在相对轮毂轴不能旋转的具有隔壁部的第一壳体部件形成第一空间，在相对轮毂轴可自由旋转的第二壳体部件形成第二空间。为此，可切实地区分开两个空间，噪音进而难以向外部传递。

本发明第七方面的内置马达自行车用轮毂在本发明第六方面的内置马达自行车轮毂中，第一壳体部件具有壳体主体和盖部件。壳体主体不能旋转地安装在轮毂轴上，具有隔壁部。盖部件固定在壳体主体上，在与隔壁部之间形成第一空间。

在这种情况下，由于第一空间由与壳体主体分开的盖部件覆盖，所以容易安装电路基板。另外，因为第一空间由盖部件覆盖，所以噪音进而难以向外部传递。

本发明第八方面的内置马达自行车用轮毂在本发明第一到第七中任一方面的内置马达自行车轮毂中，开口在隔壁部形成多个。隔音部件一并堵塞多个开口。

在这种情况下，由于多个开口一并由隔音部件堵塞，所以容易安装隔音部件。

本发明第九方面的内置马达自行车用轮毂在本发明第一到第八中任一方面的内置马达自行车轮毂中，隔音部件形成为圆环状。

在这种情况下，由于可以把隔音部件做成与旋转的马达吻合的形状，所以，即使配置隔音部件也不会影响内置马达自行车用轮毂的尺寸。

本发明第十方面的内置马达自行车用轮毂在本发明第一到第九中任一方面的内置马达自行车轮毂中，隔音部件是弹性部件。

在这种情况下，由于隔音部件具有弹性，所以噪音难以向外部传递，同时可抑制振动。

发明的效果

根据本发明，定子安装在隔壁部，隔壁部的开口由隔音部件堵塞。为此，在隔壁部内部产生的噪音难以传向外部，可减轻马达的噪音。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的内置马达轮毂的立体图。

图2是内置马达轮毂的剖视图。

图3是内置马达轮毂的右方分解立体图。

图4是隔音部件、马达和壳体主体的右方分解立体图。

图5是隔音部件、马达和壳体主体的右方分解立体图。

图6是表示电路基板的第一安装面的俯视图。

具体实施方式

<自行车的整体构成>

在图1中，本发明的一个实施方式的内置马达轮毂10用于由马达辅助人力驱动的助力自行车。

<内置马达轮毂>

内置马达轮毂10是构成自行车的前轮的轮毂的装置。内置马达轮毂10安装在自行车的前叉的前端的前爪部103a，用于辅助人力驱动。如图2所示，内置马达轮毂10具有轮毂轴15、具有隔壁部36b且安装在轮毂轴15上的马达壳体17、和隔音部件18。另外，如图2所示，内置马达轮毂10具有放置在马达壳体17内的马达11、马达控制电路19、和旋转传递机构25。马达11例如是三相的无刷DC马达。马达控制电路19是马达控制部的一例。

<轮毂轴>

轮毂轴15例如是没有进行淬火的钢铁等的铁系金属制品，两端部不能旋转地安装在前爪部103a。在轮毂轴15的两端外周面，形成螺纹接合用于固定在前爪部103a的螺母部件50的左右一对第一阳螺纹部15a及第二阳螺纹部15b。另外，在第一阳螺纹部15a及第二阳螺纹部15b的外周面，形成具有相互平行的两个面的第一卡固部15c及第二卡固部15d。在第二卡固部15d的轮毂轴向内方，形成用于不能旋转地连结马达壳体17的后述第一壳体部件32的旋转卡固部15e。第一阳螺纹部15a与螺母部件50和第一锁定螺母51螺纹接合。第二阳螺纹部15b与螺母部件50和将第一壳体部件32固定在轮毂轴15上的第二锁定螺母52螺纹接合。在螺母部件50的轴向内方分别安装有止转垫圈54，该止转垫圈54不能旋转地与第一卡固部15c及第二卡固部15d分别卡合，且与前叉的安装槽卡合用以使轮毂轴15停止旋转。

另外，在第一阳螺纹部15a的轮毂轴向内方，形成螺纹接合自由旋转地支承马达壳体17的后述第二壳体部件34的第二端的第二轴承31的第三阳螺纹部15f。轮毂轴15的中间部分的直径比第一阳螺纹部15a及第二阳螺纹部15b大。

<马达壳体>

如图2及图3所示，马达壳体17具有不能旋转地与轮毂轴15连结的第一壳体部件32、和第一端(图2右端)由第一壳体部件32自由旋转地支承且第二端(图2左端)由轮毂轴15自由旋转地支承的第二壳体部件34。第二壳体部件34例如由铝合金形成。第一壳体部件32具有形成于外侧面并可放入前叉的前端部的凹部32a。另外，第一壳体部件32形成凹部32a，具有向轮毂轴向外方鼓出的鼓出部32b。在鼓出部32b的内部形成第一空间32c。由第二壳体部件34和第一壳体部件32在内部形成第二空间34a。

第一壳体部件32具有不能旋转地安装在轮毂轴15上的壳体主体36、和由多个(例如5个)安装螺栓37固定在壳体主体36的外侧面上的盖部件38。在盖部件38和壳体主体36之间形成第一空间32c。壳体主体36及盖部件38例如由铝合金形成。

壳体主体36具有不能旋转地与轮毂轴15连结的第一凸台部36a、与第一凸台部36a一体形成的圆形的隔壁部36b、和从隔壁部36b的外周部向第二壳体部件34延伸的筒状的第一圆筒部36c。在第一凸台部36a的内周面，形成不能旋转地与轮毂轴15的旋转卡固部15e连结的非圆形的连结孔36d。

隔壁部36b的外侧面(图2中的左侧的面)是大体平坦面。如图3所示，在该外侧面形成向轮毂轴15方向外方突出形成的多个安装凸台36e。马达控制电路19用安装螺栓53固定在安装凸台36e上。

如图4所示，隔壁部36b具有可配置被安装于马达控制电路19的后述第一电子元件47的至少一部分的多个(例如4个)开口43a、和多个(例如两个)凹部43c。开口43a贯通隔壁部36b。凹部43c不贯通隔壁部36b。另外，在隔壁部36b，形成用于使马达11的端子26在第一空间32c露出的多个(例如3个)开口43b。开口43b贯通隔壁部36b。

在第一圆筒部36c的外周面，安装自由旋转地支承第二壳体部件34的第一端的、例如球轴承形态的第一轴承30的内圈30a。在第一轴承30的外侧，配置密封第一圆筒部36c和外圈30b之间的密封部件30c。另外，在外圈30b和第二壳体部件34之间配置密封用的O形环60。进而，在第一凸台部36a的内周部和轮毂轴15之间配置密封用的O形环61。由此，异物难以从第一壳体部件32的外侧侵入第二壳体部件34内的第二空间34a。另外，由马达11产生的声音难以传向外部。

如图5所示，在隔壁部36b的内侧面(图2中的右侧的面)，形成用于调整马达11的后述定子22的位置的筒部43d。在筒部43d的径向外方，在隔壁部36b的内侧面，在周向隔开间隔地形成用于用螺栓部件39固定马达11的定子22的多个(例如3个)螺纹孔43e。在隔壁部36b的第一圆筒部36c和筒部43d之间，形成在周向隔开间隔地配置的多个(例如3个)安装部43f。

在第一圆筒部36c的前端部外周面，以与转子21同轴的方式定位并嵌合不能旋转地与第一圆筒部36c连结的筒状的齿轮安装部35。齿轮安装部35在与第一圆筒部36c的外周面嵌合的一端(图2右端)具有圆筒部分35a和与圆筒部分35a的内周面一体形成的圆环形状的安装部分35b。在圆筒部分35a的另一端(图2左端)35的内周面具有不能旋转地连结后述内齿齿轮48b的细齿部35c。齿轮安装部35由螺栓部件45固定在安装部43f上。

如图1及图3所示，盖部件38在外侧面具有上述的凹部32a及鼓出部32b。在盖部件38的内侧面，在盖部件38和壳体主体36之间，配置有抑制液体浸入配置马达控制电路19的空间的密封部件62。密封部件62在盖部件38的内侧面，配置于凹部32a的外侧及鼓出部32b的外周部。密封部件62由具有防水性及弹性的橡胶等形成。如图3所示，密封部件62安装在形成于壳体主体36的隔壁部36b的外侧面的密封槽36f中。该密封部件62还具有难以使马达11的声音向外部传递的作用。

如图2及图4所示，凹部32a为了可***各种形状的前叉，形成为宽度比通常的前叉的前端的形状稍宽。

在隔壁部36b的外侧，由壳体主体36和盖部件38形成的第一空间32c成为大体U字形。在第一空间32c，配置固定于隔壁部36b的马达控制电路19。

如图1所示，在凹部32a的一个缘部，向径向外方突出地形成配线连接部38a。配线连接部38a设置成用于将连接马达控制电路19和外部设备的电线70取出到外部。配线连接部38a具有可连接电线70的连接器41。另外，在该实施方式中，电线70由PLC(电线通信PowerLine Communications)构成为可以进行电源的供给及信号的传输。在配线连接部38a的前端设置上述连接器41。电线70例如是两芯，连接器41例如是两芯的阴连接器。

第二壳体部件34是与通常的自行车用轮毂的轮毂壳类似的结构，是有底筒状部的部件。第二壳体部件34具有由第二轴承31支承的第二凸台部34b、与第二凸台部34b一体形成的圆板部34c、和从圆板部34c的外周部向第一壳体部件32侧延伸的圆筒状的第二圆筒部34d。

在第二凸台部34b的内周面，在与轮毂轴15之间安装第二轴承31。第二轴承31的内圈31a与形成在轮毂轴15上的第三阳螺纹部15f螺纹接合而可调整轴向位置。调整后的内圈31a由第一锁定螺母51止转。外圈31b安装在第二凸台部34b的内周面。在第二轴承31的外侧配置密封第二凸台部34b和内圈31a之间的密封部件31c。另外，在内圈31a的内周面和轮毂轴15的外周面之间配置O形环65。由此，异物难以从第二壳体部件34的第二端侧侵入第二空间34a。

第二圆筒部34d配置在第一圆筒部36c的外周侧。在第二圆筒部34d的第一端侧的内周面安装第一轴承30的外圈30b。在第二圆筒部34d的外周面，在轮毂轴向的两端部隔开间隔地形成用于由轮辐连结前轮的轮圈和内置马达轮毂10的第一轮毂凸缘40a及第二轮毂凸缘40b。

由于在第一空间32c和第二空间34a之间设置隔壁部36b，所以，定子22所具有的线圈部的热量向隔壁部36b传导，能减少向电路基板的传导，可以由控制部稳定地对马达进行控制。

<隔音部件>

如图2、图4及图5所示，隔音部件18是圆环状的部件。隔音部件18例如由弹性体形成。隔音部件18配置在隔壁部36b的第一圆筒部36c的内周面和后述定子22的筒状的安装部49的外周面之间。隔音部件18例如由丁腈橡胶形成。隔音部件18配置成其一部分与隔壁部36b的内侧面接触以堵塞开口43a。隔音部件18与隔壁部36b的内侧面中的至少开口43a的周围部分接触。在此，隔音部件18对应于开口43a的位置配置在第一圆筒部36c和圆筒部43d之间。隔音部件18设置成用于不使在第二空间34a产生的声音、即马达的动作声音及旋转传递机构25的动作声音从开口43a传递到隔壁部36b之外。

在隔音部件18的外周部，为了避开安装部43f，在对应于安装部43f的位置形成凹部18a。安装部43f配置在凹部18a中，与凹部18a接触。另外，在隔音部件18中，形成有以避开固定马达11的螺栓部件39的头部39a的方式形成并配置头部39a的凹部18b。隔音部件18由齿轮安装部35的安装部分35b防止脱落。

隔音部件18的安装前的径向的长度比第一圆筒部36c的内周面和定子22的安装部49的外周面的径向的距离长。由此，隔音部件18以在径向稍微压缩的状态安装在隔壁部36b，隔壁部36b的开口43a由隔音部件18堵塞。为此，在隔壁部36b的内部产生的噪音难以传向外部，可减轻马达11的噪音。

<马达控制电路>

如图3及图6所示，马达控制电路19具有电路基板42。该电路基板42固定于安装凸台36e。如图2所示，电路基板42在轮毂轴15的轴线方向与马达11并排设置。即，电路基板42按与轮毂轴15平行的方向与马达11并排设置。电路基板42具有与隔壁部36b面对配置的第一安装面42a(图6)、和与盖部件38面对配置的第二安装面42b(图3)。在第一安装面42a安装多个第一电子元件47。第一电子元件47例如包括平滑用及除去干扰用的多个(例如5个)电容器47a(电子部件的一例)以及变压器47b等。在第一安装面42a上，除了第一电子元件47以外，也可以安装其它的电子元件。如图3所示，第一电子元件47其一部分***开口43a及凹部43c，设有空隙地配置在隔壁部36b。第一电子元件47例如是电容器。

因为这样在开口43a及凹部43c配置电子部件的一部分，所以，可缩短内置马达轮毂10的轮毂轴向的长度。另外，由于可以用隔壁部36b将马达11与电路基板42配置在不同的空间内，所以，电子部件不容易受到由马达11的发热造成的影响。

在第二安装面42b安装多个第二电子元件44。如图3所示，多个第二电子元件44构成变换器电路19a和电线通信电路19b。变换器电路19a将由电源供给的直流进行整流而变换成交流。变换器电路19a改变负荷比，使内置马达轮毂10的驱动力改变，同时改变将内置马达轮毂10作为发电机使用时的再生制动力。变换器电路19a与马达11的后述端子26连接。由此，可将电路基板42配置成与马达11接近，从而容易进行配线作业。

变换器电路19a包括多个(例如6个)电场效应晶体管(FET)44a及其它的电子元件。

<马达>

如图3所示，马达11具有转子21、与转子21相向配置在转子21外周侧的定子22、和多个(例如3个)端子26。

转子21配置在第二空间34a内，自由旋转地由轮毂轴15支承。转子21例如具有在周向具有多个磁极的磁铁21a、和保持磁铁21a的磁铁保持部21b。磁铁保持部21b由在轮毂轴向隔开间隔地配置的第一轴承66a及第二轴承66b自由旋转地支承在轮毂轴15上。

定子22在第二空间34a内配置在转子21的外周侧。定子22固定在壳体主体36的隔壁部36b上，具有在周向隔开间隔地配置的多个(例如12个)线圈部46。另外，定子22具有用于固定线圈部46的安装部49。安装部49作为磁轭发挥作用。安装部49是金属制的筒状部件，在轮毂轴15方向的一端外周面具有固定用的凸部49a。安装部49安装在筒部43d的外周面，内周面由筒部43d定位。在该实施方式中，由贯通凸部49a并与螺纹孔43e螺纹接合的三根螺栓部件39，安装部49固定在隔壁部36b。多个线圈部46通过由马达控制电路19的变换器电路19a的电场效应晶体管44a整流后的交流依次励磁，使转子21向自行车行进方向旋转。

定子22的线圈部46与端子26的基端部一起由具有绝缘性的树脂部件模制成型。端子26与线圈部46连接，设置于开口43b。开口43b大体由树脂部件堵塞。端子26与轮毂轴15平行地延伸。端子26的前端部配置在第一空间32c内。端子26的前端部***到设于电路基板42的端子连接孔42c内，用钎焊等的适当连接手段与形成于电路基板42的配线直接电连接。

<旋转传递机构>

旋转传递机构25将转子21的旋转传递给第二壳体部件34，将第二壳体部件34的旋转传递给转子21。旋转传递机构25具有行星齿轮机构48。行星齿轮机构48具有中心齿轮48a、配置于中心齿轮48a的外周侧的内齿齿轮48b、与中心齿轮48a和内齿齿轮48b啮合的多个(例如3个)行星齿轮48c。中心齿轮48a固定在转子21上。内齿齿轮48b设于壳体主体36。多个行星齿轮48c可旋转地由载架48d支承。各行星齿轮48c具有齿数不同的第一及第二齿轮部。第一齿轮部与中心齿轮48a啮合，第二齿轮部与内齿齿轮48b啮合。载架48d固定于第二壳体部件34的圆板部34c的内侧面。在该行星齿轮机构48中，因为设于壳体主体36的内齿齿轮48b不能旋转地固定在轮毂轴15上，所以，连结转子21的中心齿轮48a的旋转减速而向第二壳体部件34传递。

<隔音部件的组装步骤>

在把隔音部件18组装在隔壁部36b时，最初用螺栓部件39将马达11的定子22固定在隔壁部36b。接着，把隔音部件18安装在筒部43d的外周侧。此时，将凹部18a与安装部43f对准地进行安装。由此，堵塞连通由隔壁部36b分开的第一空间32c和第二空间34a的多个开口43a。在安装隔音部件18之后，用螺栓部件45把齿轮安装部35固定于安装部43f。由此，隔音部件18由齿轮安装部35的环状的安装部分35b防止脱落。

<其它实施方式>

以上，说明了本发明的一个实施方式，但本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明宗旨的范围可进行各种变更。

(a)在上述实施方式中，作为隔音部件的材质例示了丁腈橡胶，但隔音部件只要是弹性体则什么样的材质均可。

(b)在上述实施方式中，用隔音部件一并堵塞多个配置开口，但也可以分别堵塞。

(c)在上述实施方式中，隔音部件不***开口43a，但也可以将隔音部件的一部分***开口43a。在这种情况下，隔音部件中的***开口43a的部分预先形成得比开口43a稍大，可通过压入而完全堵塞开口43a。

(d)在其它的实施方式中，隔音部件可以用粘接剂或螺纹部件固定在隔壁部36。在这种情况下，粘接剂具有耐热性是理想的。

(e)马达11的机械构成不限于上述构成。例如在上述实施方式中是内转子式马达，但也可以是外转子式马达。

(f)也可以不在径向而是在轮毂轴向压缩安装隔音部件18。例如，也可以使隔音部件18的安装前的轮毂轴向的长度比齿轮安装部35的安装部分35b与隔壁部36b的内侧面的距离长。

附图标记说明

10：内置马达轮毂，11：马达，15：轮毂轴，17：马达壳体，18：隔音部件，19：马达控制电路，19a：变换器电路，22：定子，32：第一壳体部件，32c：第一空间，34a：第二空间，36b：隔壁部，47a：电容器。

Claims (10)

1.一种内置马达自行车用轮毂，该内置马达自行车用轮毂构成自行车的车轮的轮毂，其特征在于，具备：

轮毂轴，

马达，该马达具有定子，

隔壁部，该隔壁部能够安装所述定子，具有至少一个开口，和

至少一个隔音部件，该隔音部件以堵塞至少一个所述开口的方式配置于所述隔壁部。

2.如权利要求1所述的内置马达自行车用轮毂，其特征在于，在所述开口中***电子部件的一部分。

3.如权利要求2所述的内置马达自行车用轮毂，其特征在于，还具备电路基板，该电路基板设置于所述隔壁部并安装所述电子部件。

4.如权利要求3所述的内置马达自行车用轮毂，其特征在于，还具备马达壳体，该马达壳体夹着所述隔壁部地形成收纳所述电路基板的第一空间和收纳所述马达的第二空间，具有所述隔壁部。

5.如权利要求3或4所述的内置马达自行车用轮毂，其特征在于，所述电路基板驱动马达。

6.如权利要求4或5所述的内置马达自行车用轮毂，其特征在于，所述马达壳体具有：

第一壳体部件，该第一壳体部件具有所述隔壁部，不能旋转地与所述轮毂轴连结，在内部形成所述第一空间，和

第二壳体部件，该第二壳体部件的第一端自由旋转地支承在所述第一壳体部件，第二端自由旋转地支承在所述轮毂轴，在内部形成所述第二空间。

7.如权利要求6所述的内置马达自行车用轮毂，其特征在于，所述第一壳体部件具有：

壳体主体，该壳体主体不能旋转安装在所述轮毂轴上，具有所述隔壁部，和

盖部件，该盖部件固定于所述壳体主体，在所述盖部件与所述隔壁部之间形成所述第一空间。

8.如权利要求1到7中的任一项所述的内置马达自行车用轮毂，其特征在于，所述开口在所述隔壁部形成多个，

所述隔音部件一并堵塞所述多个开口。

9.如权利要求1到8中任一项所述的内置马达自行车用轮毂，其特征在于，所述隔音部件形成为圆环状。

10.如权利要求1到9中任一项所述的内置马达自行车用轮毂，其特征在于，所述隔音部件是弹性部件。

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