JP2011168180A - 電動自転車 - Google Patents

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Abstract

【課題】樹脂モールドされた電動モータを樹脂製のカバーで覆う構造でありながら、電磁波ノイズがモータ駆動ユニット内に出入りすることを防止できる電動自転車を提供する。
【解決手段】電動モータ８が樹脂モールドされ、樹脂モールドされた電動モータ８が樹脂製のモータカバー２０で覆われ、モータカバー２０の内面に導電層２０ａが形成されている。これにより、電磁波ノイズが導電層２０ａにより遮断され、モータカバー２０を通して電磁波ノイズがモータ駆動ユニット９から出入りすることを防止できる。
【選択図】図２

Description

本発明は電動自転車、特に電動自転車のモータ駆動ユニットに関する。
バッテリによって作動する電動モータを有するモータ駆動ユニットを備え、ペダルに作用する踏力（人力駆動力）に、前記モータ駆動ユニットから出力する補助駆動力（アシスト力）を加えることで、上り坂等でも楽に走行可能な電動自転車は既に知られている。この種の従来の電動自転車におけるモータ駆動ユニットのケースは、十分な強度を確保するためにケース全体がアルミダイキャスト製のものが用いられていた。モータ駆動ユニットには、電動モータのほかに、ペダルからの力をチェーンに伝達する大ギアが取り付けられたクランク軸の軸受、電動モータからの出力トルクをモータ駆動ユニット外部へ伝達するための歯車部、駆動力を車輪に伝達するチェーンに噛み合い、歯車部から伝達された駆動力をチェーンに伝達する出力スプロケットなどが設けられている。
しかし、モータ駆動ユニットのケース（筐体部）として、上記のように全てアルミダイキャスト製などの金属製のものを用いると、製造コストが極めて高価となる欠点がある。また、ケース全体が金属であるため、モータ駆動ユニットとしての重量が大きくなり、ひいては電動自転車の軽量化の妨げとなる問題もある。
このような欠点や問題に対処すべく、特許文献１などに開示されているように、電動モータの配設部分を、金属製のケースで覆うことなく、樹脂モールドすることが行われている。つまり、電動モータの配設部分については、電動モータの配設部分には外部から大きな力が作用することがなく、多大な強度を確保しなくても済むため、この電動モータの部分などを、金属製のケースで覆うことなく、樹脂モールドしているものである。なお、樹脂モールド部が外部に露出すると体裁が悪かったり、走行時に走行路に落ちているものなどに当たって損傷するおそれがあったりするので、樹脂モールドされた電動モータは樹脂製のカバーで覆われる。
このように、電動モータを樹脂モールドするとともに、この樹脂モールドされた電動モータを樹脂製のカバーで覆うことで、モータ駆動ユニットのケースを全て金属製とする場合と比較して、製造コストの低減化を図ることができる。また、モータ駆動ユニットの重量を小さくできて、電動自転車の軽量化を促進できる。
特開２００３−２１９６０３号公報
しかしながら、電動モータを樹脂モールドするとともに、この樹脂モールドされた電動モータを樹脂製のカバーで覆っただけの構造であると、電動モータなどから発生する電磁波ノイズが樹脂製のカバーを通して電動自転車より外部に洩れたり、外部からの電磁波ノイズが樹脂製のカバーを通してモータ駆動ユニット内に侵入したりするおそれがあり、電動自転車としての信頼性が低下するという課題を生じる。
本発明は上記課題を解決するもので、電動モータを樹脂モールドするとともに、この樹脂モールドされた電動モータを樹脂製のカバーで覆う構造でありながら、電動モータなどから発生する電磁波ノイズが樹脂製のカバーを通して電動自転車より外部に洩れたり、外部からの電磁波ノイズが樹脂製のカバーを通してモータ駆動ユニット内に侵入したりすることを防止できる電動自転車を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために本発明の電動自転車は、補助駆動力を発生する電動モータを有するモータ駆動ユニットと、電動モータに駆動用の電力を供給するバッテリとを備えた電動自転車であって、電動モータが樹脂モールドされ、樹脂モールドされた電動モータが樹脂製のモータカバーで覆われ、前記モータカバーの内面に導電層が形成されていることを特徴とする。なお、導電層は、モータカバーの内面に導電塗装により形成すると好適である。
この構成によれば、モータカバーの内面に導電層が形成されているので、電動モータなどから電磁波ノイズが発生した場合でも、この電磁波ノイズが、導電層により遮断され、樹脂製のモータカバーを通して電動自転車から外部に洩れ出ることを防止できる。また、外部からの電磁波ノイズがモータカバーから侵入しようとしても、モータカバー内面の導電層により遮断され、外部からの電磁波ノイズがモータ駆動ユニット内に侵入することを防止できる。
また、本発明の電動自転車は、補助駆動力を発生する電動モータを有するモータ駆動ユニットと、電動モータに駆動用の電力を供給するバッテリとを備えた電動自転車であって、電動モータが樹脂モールドされ、樹脂モールドされた電動モータが樹脂製のモータカバーで覆われ、樹脂モールドされた前記電動モータと前記モータカバーとの間に金属製で薄肉の薄肉金属材が介装されていることを特徴とする。
この構成によれば、電動モータなどから発せられる電磁波ノイズが、前記電動モータと前記モータカバーとの間に介装されている薄肉金属材により遮断され、樹脂製のモータカバーを通して電動自転車から外部に洩れることを防止できる。また、外部からの電磁波ノイズがモータカバーから侵入しようとしても、前記薄肉金属材により遮断され、外部からの電磁波ノイズがモータ駆動ユニット内に侵入することを防止できる。
ここで、前記導電層や前記薄肉金属材を、モータ駆動ユニットの金属製のケース体に接触する状態でモータカバーを取り付けることで、前記導電層や前記薄肉金属材を、モータ駆動ユニットの金属製のケース体やモータ駆動ユニットが取り付けられている電動自転車のフレームに電気的にアースすることができて、電磁波ノイズを良好に吸収することができる。
なお、モータカバーにおける金属製のケース体への取付部の取付接触面にも導電層を形成させると、導電層が金属製のケース体に良好に密着して、アース性能が向上する。
本発明によれば、モータカバーの内面に導電層を形成したり、樹脂モールドされた電動モータとモータカバーとの間に薄肉金属材を介装したりすることにより、比較的簡単な構成で、製造コストの増加を最小限に抑えながら、電動モータなどから発生する電磁波ノイズが樹脂製のモータカバーを通して電動自転車より外部に洩れたり、外部からの電磁波ノイズがモータ駆動ユニット内に侵入することを確実に防止できる。この結果、電動モータなどから電磁波ノイズが発生した場合でも、電動自転車より外部に洩れることがないので、外部の機器などに悪影響を及ぼすことが確実に防止できるとともに、外部からの電磁波ノイズがモータ駆動ユニット内に侵入することによる誤動作なども確実に防止することができて、電動自転車としての信頼性が向上する。
本発明の実施の形態に係る電動自転車の側面図 同電動自転車のモータ駆動ユニットの平面断面図 同モータ駆動ユニットの斜視図 （ａ）〜（ｃ）は同モータ駆動ユニットのモータカバーの平面図、正面図、図４（ｂ）のIVc−IVc線矢視断面図 （ａ）は同モータカバーの要部拡大断面図、（ｂ）は同モータカバーの取付用リブの斜視図 （ａ）および（ｂ）は、本発明の他の実施の形態に係る電動自転車のモータカバー、薄肉金属材、第２の金属ケースの要部を示す図
以下、本発明の実施の形態に係る電動自転車について図面に基づき説明する。
図１、図２において、１は電動自転車であり、この電動自転車１には、ヘッドパイプ２ａ、メインパイプ２ｂ、立パイプ２ｄ、チェーンステー２ｅ、後述するモータ駆動ユニット９を支持するための複数の支持ブラケット３２（一部のみ図２に示す）などからなる金属製のフレーム２と、前車輪３および後車輪４と、ハンドル５と、クランク６（クランク軸６ａ）およびペダル７と、補助駆動力（アシスト力）を発生させる電動モータ８などを有するモータ駆動ユニット９と、電動モータ８に駆動用の電力を供給する二次電池からなるバッテリ１０と、ペダル７からの踏力（人力駆動力）やモータ駆動ユニット９からの補助駆動力（アシスト力）を後車輪４に伝達するチェーン１１等が設けられている。
モータ駆動ユニット９は、樹脂モールドされた電動モータ８と、この樹脂モールドされた電動モータ８を覆うＡＥＳ（アクリロニトリル−エチレン−スチレン）樹脂などからなる樹脂製のモータカバー２０と、電動モータ８の出力軸８ａに形成された減速用小ギア１２と、この減速用小ギア１２に噛み合う減速用大ギア１３と、減速用大ギア１３の出力部である補助駆動力出力軸１４に取り付けられてチェーン１１と噛み合う補助駆動力出力ギア１５と、電動自転車の各種の制御を行う制御基板（制御部）１６と、クランク軸６ａを回転自在に支持するクランク軸受１７と、電動モータ８の出力軸８ａを回転自在に支持するモータ軸受１８と、補助駆動力出力軸１４を回転自在に支持する補助駆動力出力軸受１９と、クランク軸６ａに対して所定間隔を保った状態で配設され、ペダルを介してクランク軸に付与された人力（踏力）を検出する人力検出手段としてのトルクセンサユニット２２と、電動モータ８以外の前記構成要素（減速用大ギア１３、補助駆動力出力軸１４、制御部１６、クランク軸６ａの中央寄り部分、トルクセンサユニット２２、補助駆動力出力軸受１９、クランク軸受１７など）を収容するそれぞれ金属製のケース体としての第１金属ケース２３および第２金属ケース２４などを備えている。また、モータ駆動ユニット９から突出するクランク軸６ａの右側部分には、クランク軸６ａに作用した人力駆動力（踏力）をチェーン１１に伝達する大ギア２５が取り付けられている。
また、モータ駆動ユニット９を支持するための複数の支持ブラケット３２（一部のみ図２に示す）が、例えば、メインパイプ２ｂの後端部などから垂下する姿勢で取り付けられているとともに、この支持ブラケット３２が、例えばメインパイプ２ｂの後端部とチェーンステー２ｅの前端部とを連結する姿勢で取り付けられている。そして、これらの支持ブラケット３２ならびに、この支持ブラケット３２と第１金属ケース２３と第２金属ケース２４とを連結する連結ボルト２６および連結ナット３３などを介して、モータ駆動ユニット９が、フレーム２におけるメインパイプ２ｂの後端部近傍箇所から吊り下げられた姿勢で取り付けられている。このようにこの実施の形態では、モータ駆動ユニット９が電動自転車１における前後方向の中央部の下部に配設されている。
さらに、結合ボルトおよび結合ナット２７（図２、図３参照）を介して、電動モータ８を収容したモータカバー２０が第２金属ケース２４に結合されて固定されている。ここで特に、モータカバー２０は、内面のほぼ全面が導電塗装されて、薄肉の導電層２０ａが形成されている。また、モータカバー２０には、第２金属ケース２４への取付用リブ２０ｂが複数箇所に形成されており、取付用リブ２０ｂには、結合ボルト２７が挿通される挿通孔２０ｃが形成されている。そして、取付用リブ２０ｂの取付接触面としての内面（裏面）にも導電層２０ａが形成されており、結合ボルト２７による結合時に取付用リブ２０ｂが第２金属ケース２４の取付部分に良好に密着し、導電層２０ａが第２金属ケース２４に良好に接触するよう図られている。なお、必要に応じて、モータカバー２０の内面にも、モータカバー２０の剛性を高めたり、装着位置をより正確に規制したりするために、適宜リブを形成してもよい。また、モータカバー２０の内面に両面粘着テープ２８（図４（ｃ）参照）を介装して、モータカバー２０と電動モータ８のモールド部分との密着性を向上させてもよい。また、この実施の形態では、モータカバー２０の取付用リブ２０ｂにおける結合ボルトおよび結合ナット２７の取付部２０ｂ’（図５（ｂ）参照）が窪まされて、結合ボルトおよび結合ナット２７がモータカバー２０よりあまり突出しないよう図られて、足や衣服などが引っ掛かることを低減している。また、導電層２０ａの厚みは例えば１５μｍ以上であれば好ましい。
上記構成によれば、モータカバー２０の内面に導電層２０ａが形成されているので、電動モータ８などから発生する電磁波ノイズが導電層２０ａにより遮断され、樹脂製のモータカバー２０を通して電動自転車１より外部に洩れることを防止できる。また、外部からの電磁波ノイズがモータカバー２０から侵入しようとしても、モータカバー２０内面の導電層２０ａにより前記電磁波ノイズが遮断され、モータ駆動ユニット９内に侵入することを防止できる。この結果、電動モータ８などから電磁波ノイズが発生した場合でも、電動自転車１（モータ駆動ユニット９）より外部に洩れることがないので、外部の機器などに悪影響を及ぼすことが確実に防止できるとともに、外部からの電磁波ノイズがモータ駆動ユニット９内に侵入することによる誤動作なども確実に防止することができて、電動自転車１としての信頼性が向上する。これにより、いわゆるＥＭＣ（電磁環境両立性）性能を十分に満足する電動自転車１を得られる。
なお、導電層２０ａの形成方法としては、上述したように、金属成分を含有する塗装材料を塗装することによる、いわゆる導電塗装により形成すると極めて良好に薄肉かつ均一な導電層２０ａを比較的安価かつ良好に形成することができる。しかしながら、これに限るものではなく、メッキ処理などにより導電層２０ａを形成してもよい。
また、上記構成によれば、樹脂製のモータカバー２０の内面に薄肉の導電層２０ａを形成するだけなので、モータカバー全体を金属製とする場合と比較して、軽量かつ安価にモータカバー２０を製造することができる。
また、モータカバー２０を第２金属ケース２４に取り付ける取付用リブ２０ｂの内面（裏面）にも導電層２０ａが形成されているので、モータカバー２０を第２金属ケース２４に取り付けた際に、導電層２０ａが第２金属ケース２４に良好に接触し、この第２金属ケース２４や、第２金属ケース２４と合わせて取り付けられる第１金属ケース２３は、金属製のフレーム２に取り付けられているので、これらの第１、第２の金属ケース２３、２４やフレーム２に電気的にアースすることができて、電磁波ノイズを良好に吸収することができる。
次に、本発明の他の実施の形態について説明する。
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施の形態では、モータカバー２０の内面に導電層２０ａを形成する代わりに、モータカバー２０自体は内面も含めて、単なる樹脂で形成する一方、樹脂モールドされた電動モータ８とモータカバー２０との間に金属製で薄肉の薄肉金属材３０を介装している。すなわち、アルミ箔などの薄肉の金属材からなる薄肉金属材３０を、電動モータ８（図６では、電動モータ８の外郭部となる、モータカバー２０および薄肉金属材３０と第２金属ケース２４とのみを示す）とモータカバー２０との間に介装する。なお、薄肉金属材３０の配設方法としては、プレス成形などにより、予め、モータカバー２０の内面に薄肉金属材３０を圧着したり、薄肉金属材３０を電動モータ８の樹脂モールド部分に被せた上で、モータカバー２０を取り付けたりしてもよい。
この構成によっても、上記実施の形態と同様な作用効果を得ることができる。なお、図示しないが、この実施の形態でも、モータカバー２０における第２金属ケース２４への取付部である取付用リブ２０ｂの取付接触面としての内面（裏面）に相当する箇所にも薄肉金属材３０を配設することで、モータカバー２０を第２金属ケース２４に取り付けた際に、薄肉金属材３０が第２金属ケース２４に良好に接触し、第１、第２の金属ケース２３、２４やフレーム２に電気的に良好にアースすることができる。
また、上記実施の形態では、モータ駆動ユニット９が電動自転車１における前後方向の中央部の下部に配設されている場合を述べ、この場合には、電動自転車１の重心の近傍にモータ駆動ユニット９が配設されるため、安定性や操舵性が優れる利点があるが、これに限るものではない。
本発明は、補助駆動力を付与可能な各種の電動自転車に良好に適用できる。また、本発明の電動自転車としては、人力駆動力（踏力）が作用している際のみ、補助駆動力が付加されるものに限るものではなく、人力駆動力（踏力）がない場合にも、補助駆動力を付加して、電動自転車を移動できるものにも適用可能である。
１ 電動自転車
２ フレーム
３ 前車輪
４ 後車輪
６ クランク
６ａ クランク軸
７ ペダル
８ 電動モータ
９ モータ駆動ユニット
１０ バッテリ
１１ チェーン
１６ 制御基板（制御部）
２０ モータカバー
２０ａ 導電層
２０ｂ 取付用リブ
２３ 第１金属ケース（ケース体）
２４ 第２金属ケース（ケース体）
３０ 薄肉金属材

Claims (7)

  1. 補助駆動力を発生する電動モータを有するモータ駆動ユニットと、電動モータに駆動用の電力を供給するバッテリとを備えた電動自転車であって、
    電動モータが樹脂モールドされ、樹脂モールドされた電動モータが樹脂製のモータカバーで覆われ、前記モータカバーの内面に導電層が形成されていることを特徴とする電動自転車。
  2. モータ駆動ユニットの金属製のケース体に、モータカバーの導電層が接触する状態でモータカバーが取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の電動自転車。
  3. モータカバーにおける金属製のケース体への取付部の取付接触面にも導電層が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電動自転車。
  4. 導電層が導電塗装により形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の電動自転車。
  5. 補助駆動力を発生する電動モータを有するモータ駆動ユニットと、電動モータに駆動用の電力を供給するバッテリとを備えた電動自転車であって、
    電動モータが樹脂モールドされ、樹脂モールドされた電動モータが樹脂製のモータカバーで覆われ、樹脂モールドされた前記電動モータと前記モータカバーとの間に金属製で薄肉の薄肉金属材が介装されていることを特徴とする電動自転車。
  6. モータ駆動ユニットの金属製のケース体に、薄肉金属材が接触する状態でモータカバーが取り付けられていることを特徴とする請求項５記載の電動自転車。
  7. モータ駆動ユニットが前後方向の中央部の下部に配設されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の電動自転車。
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