JP3123292U

JP3123292U - 電動車用モータ装置

Info

Publication number: JP3123292U
Application number: JP2006002055U
Authority: JP
Inventors: 光男宇塚
Original assignee: ソフトロニクス株式会社
Priority date: 2006-02-22
Filing date: 2006-02-22
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2016-02-22
Also published as: CN2928669Y

Abstract

【課題】電動車のモータ駆動系の小型化、高信頼化、簡素化、高強度化及び高精度化を可能にする電動車用モータ装置を提供する。
【解決手段】ハブ１内に駆動用モータと減速機とを内蔵させる。ハブ１の両端は、車軸２に回転可能に取り付ける。駆動用モータのステータ５を固定するステータフランジ６ａ、６ｂは車軸２に固定する。ロータ７は車軸２に回転可能に取り付ける。減速機は、ロータ回転軸７ａに形成した外歯７ｃとハブ１の内周に設けた内歯１０の両方に噛み合わされる中間歯車１１から成る。この中間歯車１１を、ステータフランジ６ｂに設けた取付ホルダ６ｃに回転可能に挿入軸１３で支えて駆動用モータと一体化する。駆動用モータからの引出線は、ロータ回転軸７ｂとステータフランジ６ａの間の車軸２上の通線口２ｃから車軸２内部の配線穴２ｂを通し、ハブ１の外側の車軸２上の引出口２ｄより引き出す。
【選択図】図１

Description

本考案は、電動アシスト自転車や電動バイク、電動車椅子等に好適な電動車用モータ装置に関し、詳しくは、これら電動車のモータ駆動系の小型化、高信頼化及び簡素化等を可能にする電動車用モータ装置に関する。

前輪や後輪を回転させる電動モータ装置をアクセル量に応じて回転させることにより走行する、２輪や３輪の電動バイクや、前輪や後輪を回転させる電動モータ装置をペダルの負荷に応じてアシストして回転させる、２輪や３輪の電動アシスト自転車（以下、これらの電動バイクや電動アシスト自転車を電動車と呼ぶ）が知られている。

電動自転車の前輪や後輪を回転させる電動モータ装置としては、特許文献１〜４に記載されたものがある。これらの電動モータ装置は、その車軸に設けられて車輪をスポーク等で支持しているハブ内に減速機と共に設けられた構造となっており、車輪を直接、回転させている。

特開平１１−２５５１７７号公報特開２００１−３４１６８８号公報特開２００２−１５４４７１号公報特開２００５−２７８２３４号公報

しかしながら、特許文献２，４の技術では、車軸が左右で分離しているため、車体の荷重を支える場合に強度的に問題がある。また、左右の車軸についての同軸性の調整や維持にも問題がある。

また、特許文献１，３の技術では、車軸を一体化しているので、上記の問題はないが、ハブと車軸間、及びモータブラケットと車軸間が複雑で同軸の精度が悪いという問題と共に、部品点数が多いため、信頼性が低く、大型化しているという問題がある。

本考案は、上記の問題を解決するために為されたものであり、その課題は、電動車のモータ駆動系の小型化、高信頼化、簡素化、高強度化及び高精度化を可能にする電動車用モータ装置を提供することである。

上記の課題を解決するため、本考案による請求項１の電動車用モータ装置の構成は、ハブ内に駆動用モータと減速機とを内蔵させた構造の電動車用モータ装置であって、前記ハブの両端を電動車の車軸に回転可能に取り付け、前記車軸に前記駆動用モータのステータの固定部を固定すると共にロータを回転可能に取り付け、前記ステータの固定部に中間歯車を回転可能に保持し、前記中間歯車を前記ロータ表面の外歯と前記ハブ内面の内歯に噛み合わせて前記減速機を構成することを特徴とする。

また、本考案による請求項２の構成では、請求項１記載の電動車用モータ装置において、前記中間歯車が、前記ステータの固定部に設けた取付ホルダに回転可能に挿入軸で支えられ、この挿入軸が前記取付ホルダに固定されて成るものであることを特徴とする。

また、本考案による請求項３の構成では、請求項１又は２記載の電動車用モータ装置において、前記ハブが、車輪の取付部を有し端面が前記車軸に回転可能に取り付けられる本体部と、端面が前記車軸に回転可能に取り付けられる残りの蓋部とから成り、前記本体部と蓋部とがネジ結合されることを特徴とする。

また、本考案による請求項４の構成では、請求項１乃至３のいずれか１に記載の電動車用モータ装置において、前記ステータからの引出線を前記ハブ内から前記車軸にあけた中空部を通して外部に引き出すことを特徴とする。

本考案の請求項１の構成によれば、減速機の中間歯車及びその取付部分をモータのステータの取付部と一体化させたので、簡素化され、小型化できると共に、ハブを車軸に単純な構造で取り付けているので、強度が向上し、信頼性が向上するという効果が得られる。

また、本考案の請求項２の構成によれば、減速機の組み立てが容易になるという効果が得られる。

また、本考案の請求項３の構成によれば、ハブを２分割して直接ネジ切りしネジ結合によって一体化できるようにしたので、フランジ同士をボルト結合して生じる無効スペースが無くなると共に、雨水等に対するシールが容易になるという効果が得られる。

また、本考案の請求項４の構成によれば、モータの回転とハブの回転の干渉を避けてハブ内の配線を外部に引き出せると共に、ハブを車軸に回転可能に取り付けできるという効果が得られる。

以下、図面を参照して、本考案の実施の形態について説明する。説明は、２輪の電動自転車に適用した実施例を用いて具体的に行う。

図１は、本考案の第１の実施例である電動車用モータ装置の機械的な構成を示す車軸方向の断面図、図２は、その概略の分解斜視図である。本実施例における電動車用モータ装置は、ハブ１内に駆動用モータと減速機とを内蔵させた構造のものである。ハブ１は、大半を占める筒状のハブ本体１ａと、残りの蓋状のハブフランジ１ｂとから成る。ハブ本体１ａとハブフランジ１ｂとは、ハブ結合ネジ部１ｃによりネジ結合されている。ハブ本体１ａの筒状の外周には、図略の車輪のスポークを取り付けるためのツバ部１ｄ、１ｅが設けられている。ハブ本体１ａの端面は、ボールベアリング等の軸受３により車軸２に回転可能に取り付けられる。ハブフランジ１ｂは、端面が軸受４により車軸２に回転可能に取り付けられる。

駆動用モータは、ステータ５を車軸方向の両側で支持するステータフランジ６ａ、６ｂと、ロータ７とから成る。ステータフランジ６ｂは、ステータフランジ固定穴２ａにより車軸２に固定される。ステータフランジ６ａは複数の長ネジでステータ５を挟んでステータフランジ６ｂに固定される。ブラシレスモータの場合、ステータ５には複数相に巻線５ａが巻かれ、ロータ７の周面には、Ｎ極とＳ極のマグネットが周面の方向に交互に着磁されたロータマグネット７ａが設けられる。ロータマグネット７ａの一方の端面には、このモータの回転を制御するための磁気センサ等のロータ位置センサ８が配置され、ステータフランジ６ａに固定される。ロータ回転軸７ｂは中空状に形成され、車軸２が中空内に遊挿される。ロータ７は、ロータ回転軸７ｂの一方の側が軸受９ａによりステータフランジ６ａに回転可能に取り付けられ、ロータ回転軸７ｂの他方の側が軸受９ｂによりステータフランジ６ｂに回転可能に取り付けられて、車軸２に対し回転可能に取り付けられる。

上述の駆動用モータは、ハブ１内に収納されるが、ハブ１が車軸２に対して回転可能になるように外形寸法が小さく抑えられる。車軸２には、巻線５ａからの引出線及びロータ位置センサ８からの引出線を外部に引き出すために、中空状の配線穴２ｂが設けられる。これらの引出線は、ロータ回転軸７ｂとステータフランジ６ａの間の車軸２にあけた通線口２ｃから配線穴２ｂを通し、ハブ１の外側の車軸２にあけた引出口２ｄより外部に引き出される。引出口２ｄは、防水、防塵のため適宜なシール材でシールされる。同様に、軸受３，４及びハブ結合ネジ部１ｃも、防水、防塵のため適宜なシール材（軸受であれば、オイルシール等）でシールされる。

本考案では、減速機と駆動用モータを一体化する点に特徴がある。減速機は、ロータ回転軸７ｂの表面に直接形成されたか又は嵌め込まれた外歯７ｃと、ハブフランジ１ｂの内周面に直接形成されるか又は嵌め込まれた内歯１０と、外歯７ｃ及び内歯１０の両方に噛み合わされる中間歯車１１から成る。中間歯車１１は、外歯７ｃに噛み合わされる大径歯１１ａと、内歯１０に噛み合わされる小径歯１１ｂとが同軸上に形成されて成る。中間歯車１１は、ステータフランジ６ｂに設けた取付ホルダ６ｃに軸受１２ａ、１２ｂにより回転可能に挿入軸１３で支える。この挿入軸１３は、取付ホルダ６ｃに固定する。取付ホルダ６ｃには、大径歯１１ａを外歯７ｃに噛み合わせる部分に開口部６ｄが設けられる。

図３は、中間歯車１１の組み立て手順を示す分解斜視図である。まず、中間歯車１１の大径歯１１ａがロータ回転軸の外歯７ｃ（図１参照）と噛み合うように、中間歯車１１をステータフランジ６ｂに設けた取付ホルダ６ｃに挿入する。なお、中間歯車１１の両端面のそれぞれには予め軸受１２ａ（図１参照）、１２ｂを固着しておく。続いて、取付ホルダ６ｃにあけられた挿入孔６ｅから挿入軸１３を中間歯車１１の軸受１２ａ、１２ｂに挿入する。最後に、この挿入軸１３を、取付ホルダ６ｃにネジ６ｆ等で固定する。

以上の構成による本装置の動作例を述べる。ステータ５は、ステータフランジ６ａ、６ｂを介して車軸２に固定される。ここで、駆動用モータの回転が制御されると、ロータ７が回転し、ロータ回転軸７ｂが車軸２に対して回転する。ロータ回転軸７ｂが回転すると、ロータ回転軸７ｂに形成された外歯７ｃ（歯数ｗ）が回転し、外歯７ｃに噛み合っている大径歯１１ａ（歯数ｘ）はｗ／ｘの比率で減速回転する。同時に、小径歯１１ｂ（歯数ｙ）も回転するので、小径歯１１ｂに噛み合っている内歯１０（歯数ｚ）は、ｙ／ｚの比率で減速回転する。従って、内歯１０が形成されているハブ１は、ロータ７の回転が（ｗ／ｘ）・（ｙ／ｚ）の減速比で減速されて車軸２に対し回転することになる。

次に、駆動用モータの回転が停止されると、ハブ１はロータ回転軸７ｂと共に自由回転を続ける。この時の、ロータ７の回転は回生制動に利用できる。また、ハブ１の左右どちらかにスプロケットを取り付けてペダル部からのチェーンを巻き回せば、人力による推力を補助する電動アシスト自転車として動作させることができる。

以上の構成によれば、減速機の中間歯車１１及びその取付部分である取付ホルダ６ｃをモータのステータフランジ６ｂと一体化させたので、簡素化され、小型化できると共に、ハブ１を車軸２に単純な構造で取り付けているので、強度を向上させ、信頼性を向上させることができる。また、挿入軸１３の挿入により減速機が組みあがるので、減速機の組み立てが容易になる。さらに、ハブ１を２分割して直接ネジ切りし、ネジ結合によって一体化できるようにしたので、フランジ等によるボルト結合で生じる無効スペースが無くなると共に、雨水や塵埃等に対するシールが容易になる。

また、巻線５ａからの引出線やロータ位置センサ８からの引出線等は、ロータ回転軸７ｂとステータフランジ６ａの間の車軸２上にあけた通線口２ｃから車軸２内部にあけた中空状の配線穴２ｂを通し、引出口２ｄよりステータフランジ６ａの外部に引き出すようにしたので、駆動用モータの回転とハブ１の回転の干渉を避けてハブ１内の配線を外部に引き出せると共に、ハブ１を車軸２に回転可能に取り付けることができる。

図４は、本考案の第２の実施例である電動車用モータ装置の機械的な構成を示す車軸方向の断面図である。本実施例における電動車用モータ装置は、減速機の構成を除いて実施例１と同様に構成されているので、実施例１と同一の符号を付して説明を省略し、相違する点についてのみ説明する。本実施例が実施例１と相違する点は、減速機における歯車の構成が異なることである。

本実施例の歯車の構成では、外歯７ｃに噛み合わされる中間歯車１４を実施例１の大径歯のみとし、この中間歯車１４に噛み合わせる内歯１５をハブ本体１ａの内周面に直接形成するか又は嵌め込むことである。ハブが実施例１と同一径の場合では、減速比が小さくなるため、モータのパワーが大きい場合、又はモータの径及びハブの径が大きい場合等に好適である。

以上、本考案の実施例を図面により詳しく述べたが、具体的な構成は本実施例に限られるものではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本考案に含まれる。例えば、上述の実施例では、自転車の後輪に適用した例を述べたが、小型化されているので前輪にも容易に適用可能である。また、前輪と後輪の両方に適用しても良いし、３輪の場合には、平行な両輪に適用しても良い。また、各実施例の電動車用モータ装置では、内歯に噛み合わせる中間歯車を１個使用する例を示したが、２乃至３個というように複数個を同心円状に等間隔に配置して用いても良い。

本考案は、２輪や３輪の電動バイク及び２輪や３輪の電動自転車に限られるものではなく、２輪や３輪の電動アシスト自転車や電動車椅子等の他の電動車にも広く好適に利用可能である。

本考案の実施例１である電動車用モータ装置の機械的な構成を示す断面図である。同電動車用モータ装置の機械的な構成を示す概略の分解斜視図である。同電動車用モータ装置の中間歯車の組み立て手順を示す分解斜視図である。本考案の実施例２である電動車用モータ装置の機械的な構成を示す断面図である。

符号の説明

１…ハブ
１ａ…ハブ本体
１ｂ…ハブフランジ
１ｃ…ハブ結合ネジ部
１ｄ、１ｅ…ツバ部
２…車軸
２ｂ…配線穴
３、４…軸受
５…ステータ
６ａ、６ｂ…ステータフランジ
６ｃ…取付ホルダ
７…ロータ
７ａ…ロータマグネット
７ｂ…ロータ回転軸
７ｃ…外歯
８…ロータ位置センサ
９ａ、９ｂ…軸受
１０…内歯
１１…中間歯車
１１ａ…大径歯
１１ｂ…小径歯
１２ａ、１２ｂ…軸受
１３…挿入軸
１４…中間歯車
１５…内歯

Claims

ハブ内に駆動用モータと減速機とを内蔵させた構造の電動車用モータ装置であって、前記ハブの両端を電動車の車軸に回転可能に取り付け、前記車軸に前記駆動用モータのステータの固定部を固定すると共にロータを回転可能に取り付け、前記ステータの固定部に中間歯車を回転可能に保持し、前記中間歯車を前記ロータ表面の外歯と前記ハブ内面の内歯に噛み合わせて前記減速機を構成することを特徴とする電動車用モータ装置。
前記中間歯車が、前記ステータの固定部に設けた取付ホルダに回転可能に挿入軸で支えられ、この挿入軸が前記取付ホルダに固定されて成るものであることを特徴とする請求項１記載の電動車用モータ装置。
前記ハブが、車輪の取付部を有し端面が前記車軸に回転可能に取り付けられる本体部と、端面が前記車軸に回転可能に取り付けられる残りの蓋部とから成り、前記本体部と蓋部とがネジ結合されることを特徴とする請求項１又は２記載の電動車用モータ装置。
前記ステータからの引出線を前記ハブ内から前記車軸にあけた中空部を通して外部に引き出すことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の電動車用モータ装置。