JPH10225053A - 電動機 - Google Patents
電動機Info
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- JPH10225053A JPH10225053A JP2260397A JP2260397A JPH10225053A JP H10225053 A JPH10225053 A JP H10225053A JP 2260397 A JP2260397 A JP 2260397A JP 2260397 A JP2260397 A JP 2260397A JP H10225053 A JPH10225053 A JP H10225053A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 容量が小さい一方向クラッチを介装しながら
電動機の回転を減速して伝達できるようにする。 【解決手段】 出力軸１７に継鉄２３および永久磁石２
４からなる回転子２０を回転自在に支持させる。前記出
力軸１７と継鉄２３との間に、継鉄２３から出力軸１７
側へのみ動力を伝達する一方向クラッチ２５を介装し
た。
電動機の回転を減速して伝達できるようにする。 【解決手段】 出力軸１７に継鉄２３および永久磁石２
４からなる回転子２０を回転自在に支持させる。前記出
力軸１７と継鉄２３との間に、継鉄２３から出力軸１７
側へのみ動力を伝達する一方向クラッチ２５を介装し
た。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一方向クラッチを
内蔵する電動機に関するものである。
内蔵する電動機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、電動機を補助動力源として用いる
電動自転車（例えば特許第２５０６０４７号公報参照）
においては、ブラシ付き直流電動機の回転と人力駆動系
の回転とを合わせるために電動機の回転を減速機によっ
て大きく減速させている。前記公報に示された電動自転
車の前記減速機は、電動機の出力軸とともに太陽ローラ
が回転する構造の一段目の遊星ローラ式減速機と、この
遊星ローラ式減速機の出力部材としての遊星ローラ支持
用キャリアに連結したベベルギヤおよびリングギヤから
なる２段目の減速機とから構成している。
電動自転車（例えば特許第２５０６０４７号公報参照）
においては、ブラシ付き直流電動機の回転と人力駆動系
の回転とを合わせるために電動機の回転を減速機によっ
て大きく減速させている。前記公報に示された電動自転
車の前記減速機は、電動機の出力軸とともに太陽ローラ
が回転する構造の一段目の遊星ローラ式減速機と、この
遊星ローラ式減速機の出力部材としての遊星ローラ支持
用キャリアに連結したベベルギヤおよびリングギヤから
なる２段目の減速機とから構成している。
【０００３】また、この電動自転車においては、電動機
を使用せずに人力のみによって走行するときに電動機が
連れ回ってこれが抵抗になるのを阻止するために、電動
機の動力伝達系の途中に一方向クラッチを介装してい
る。この一方向クラッチは、前記動力伝達系における前
記遊星ローラ支持用キャリアとベベルギヤとの間に配設
している。すなわち、一方向クラッチを電動機の回転が
減速されて伝達される部位に配設している。
を使用せずに人力のみによって走行するときに電動機が
連れ回ってこれが抵抗になるのを阻止するために、電動
機の動力伝達系の途中に一方向クラッチを介装してい
る。この一方向クラッチは、前記動力伝達系における前
記遊星ローラ支持用キャリアとベベルギヤとの間に配設
している。すなわち、一方向クラッチを電動機の回転が
減速されて伝達される部位に配設している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、一方向クラ
ッチを電動機の回転が減速されて伝達される部位に介装
したのでは、この一方向クラッチには減速比分だけ増大
した回転トルクが作用することから、一方向クラッチと
しては容量が相対的に大きいものを使用しなければなら
ない。すなわち、電動機の動力伝達系に大型の一方向ク
ラッチを配設しなければならないので、この動力伝達系
の構成が大きくなってしまうばかりか、重量も重くなっ
てしまう。このような問題は、電動自転車用駆動装置の
みならず、電動機の動力伝達系に減速機および一方向ク
ラッチを介装する構造の駆動装置のほとんどで生じる。
ッチを電動機の回転が減速されて伝達される部位に介装
したのでは、この一方向クラッチには減速比分だけ増大
した回転トルクが作用することから、一方向クラッチと
しては容量が相対的に大きいものを使用しなければなら
ない。すなわち、電動機の動力伝達系に大型の一方向ク
ラッチを配設しなければならないので、この動力伝達系
の構成が大きくなってしまうばかりか、重量も重くなっ
てしまう。このような問題は、電動自転車用駆動装置の
みならず、電動機の動力伝達系に減速機および一方向ク
ラッチを介装する構造の駆動装置のほとんどで生じる。
【０００５】本発明はこのような問題点を解消するため
になされたもので、容量が小さい一方向クラッチを介装
しながら電動機の回転を減速して伝達できるようにし、
動力伝達系の構成の簡素化および小型化を図ることを目
的とする。
になされたもので、容量が小さい一方向クラッチを介装
しながら電動機の回転を減速して伝達できるようにし、
動力伝達系の構成の簡素化および小型化を図ることを目
的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る電動機は、
出力軸と、この出力軸上に装着して固定子と対向する回
転子との間に、この回転子から前記出力軸側へのみ動力
を伝達する一方向クラッチを介装したものである。本発
明によれば、動力伝達系の最も高速に回転する部位に一
方向クラッチを配設することができる。このため、一方
向クラッチに作用する回転トルクは電動機の動力伝達系
の中で最も小さくなるから、容量が小さい一方向クラッ
チを使用することができる。
出力軸と、この出力軸上に装着して固定子と対向する回
転子との間に、この回転子から前記出力軸側へのみ動力
を伝達する一方向クラッチを介装したものである。本発
明によれば、動力伝達系の最も高速に回転する部位に一
方向クラッチを配設することができる。このため、一方
向クラッチに作用する回転トルクは電動機の動力伝達系
の中で最も小さくなるから、容量が小さい一方向クラッ
チを使用することができる。
【０００７】他の発明に係る電動機は、ハウジングを貫
通する出力軸と、固定子と対向する回転子との間に、こ
の回転子とともに回転する太陽歯車と、前記出力軸とと
もに回転する遊星歯車支持用キャリアとを備えた遊星歯
車減速機を介装し、この遊星歯車減速機の外周歯車とハ
ウジングとの間に、前記太陽歯車から前記キャリア側へ
のみ動力が伝達される構造の一方向クラッチを介装した
ものである。
通する出力軸と、固定子と対向する回転子との間に、こ
の回転子とともに回転する太陽歯車と、前記出力軸とと
もに回転する遊星歯車支持用キャリアとを備えた遊星歯
車減速機を介装し、この遊星歯車減速機の外周歯車とハ
ウジングとの間に、前記太陽歯車から前記キャリア側へ
のみ動力が伝達される構造の一方向クラッチを介装した
ものである。
【０００８】一方向クラッチが外周歯車の回転を規制す
るときにこの一方向クラッチに作用する回転トルクは、
太陽歯車から遊星歯車へ伝達される回転トルクと略等し
いから、この電動機の動力伝達系の中で最も小さくな
る。このため、本発明によれば、容量が小さい一方向ク
ラッチを使用することができる。
るときにこの一方向クラッチに作用する回転トルクは、
太陽歯車から遊星歯車へ伝達される回転トルクと略等し
いから、この電動機の動力伝達系の中で最も小さくな
る。このため、本発明によれば、容量が小さい一方向ク
ラッチを使用することができる。
【０００９】
第１の実施の形態 以下、本発明に係る電動機の一実施の形態を図１によっ
て詳細に説明する。ここでは、本発明に係る電動機を補
助動力源として用いる電動自転車用駆動装置の例につい
て説明する。
て詳細に説明する。ここでは、本発明に係る電動機を補
助動力源として用いる電動自転車用駆動装置の例につい
て説明する。
【００１０】図１は本発明に係る電動機を組込んだ電動
自転車用駆動装置の断面図である。同図において、符号
１はこの実施の形態による電動自転車用駆動装置を示
す。この駆動装置１は、ペダルクランク軸２に加えられ
る人力と、本発明に係る電動機３の動力とを合わせた駆
動力を後輪駆動用スプロケット４に伝達し、図示してな
い後輪を駆動する構造を採っている。なお、この駆動装
置１は、ペダル（図示せず）を踏込む力を後述するトル
クセンサによってペダルクランク軸２の回転トルクとし
て検出し、この踏力に応じて電動機３の出力を増減させ
るものである。
自転車用駆動装置の断面図である。同図において、符号
１はこの実施の形態による電動自転車用駆動装置を示
す。この駆動装置１は、ペダルクランク軸２に加えられ
る人力と、本発明に係る電動機３の動力とを合わせた駆
動力を後輪駆動用スプロケット４に伝達し、図示してな
い後輪を駆動する構造を採っている。なお、この駆動装
置１は、ペダル（図示せず）を踏込む力を後述するトル
クセンサによってペダルクランク軸２の回転トルクとし
て検出し、この踏力に応じて電動機３の出力を増減させ
るものである。
【００１１】前記ペダルクランク軸２は、図示してない
ペダル付きクランクを両端に取付けることができるよう
に形成し、軸線方向が車体（図示せず）の左右方向を指
向するように駆動装置ハウジング５に回転自在に支持さ
せている。この駆動装置ハウジング５は、図示してない
電動自転車の車体フレームに固定する。前記ペダルクラ
ンク軸２の車体左側は軸受６を介して駆動装置ハウジン
グ５に支持させ、車体右側は、ペダルクランク軸２が貫
通する合力軸７と軸受８，９を介して駆動装置ハウジン
グ５に支持させている。前記合力軸７は、前記軸受８を
介してペダルクランク軸２を軸承する小径部７ａが駆動
装置ハウジング５から側方へ突出し、先端部に前記後輪
駆動用スプロケット４を固定している。なお、このスプ
ロケット４は、図示してないチェーンを後輪側スプロケ
ットとの間に巻掛ける。
ペダル付きクランクを両端に取付けることができるよう
に形成し、軸線方向が車体（図示せず）の左右方向を指
向するように駆動装置ハウジング５に回転自在に支持さ
せている。この駆動装置ハウジング５は、図示してない
電動自転車の車体フレームに固定する。前記ペダルクラ
ンク軸２の車体左側は軸受６を介して駆動装置ハウジン
グ５に支持させ、車体右側は、ペダルクランク軸２が貫
通する合力軸７と軸受８，９を介して駆動装置ハウジン
グ５に支持させている。前記合力軸７は、前記軸受８を
介してペダルクランク軸２を軸承する小径部７ａが駆動
装置ハウジング５から側方へ突出し、先端部に前記後輪
駆動用スプロケット４を固定している。なお、このスプ
ロケット４は、図示してないチェーンを後輪側スプロケ
ットとの間に巻掛ける。
【００１２】また、このペダルクランク軸２は、軸線方
向の中央より車体右側となる部位に、一方向クラッチ１
０を介して前記合力軸７の大径部７ｂを連結している。
前記一方向クラッチ１０は、ラチェット式のものを使用
し、回転がペダルクランク軸２から合力軸７側へのみに
伝達されるように形成している。
向の中央より車体右側となる部位に、一方向クラッチ１
０を介して前記合力軸７の大径部７ｂを連結している。
前記一方向クラッチ１０は、ラチェット式のものを使用
し、回転がペダルクランク軸２から合力軸７側へのみに
伝達されるように形成している。
【００１３】ペダルクランク軸２の回転トルクを検出す
るには、図中に符号１１で示す非接触磁歪式トルクセン
サを用いている。このトルクセンサ１１は、ペダルクラ
ンク軸２における車体左側となる部分の外周面に刻設し
た螺旋状の傾斜溝１２，１２…と、この傾斜溝１２の周
囲を覆うように設けた励磁コイル１３および検出コイル
１４などから構成している。傾斜溝１２は、ペダルクラ
ンク軸２の周方向に多数並設し、ペダルクランク軸２の
軸線方向の２箇所に形成している。また、これら２箇所
の傾斜溝群の傾斜溝１２は、傾斜方向が前記軸線に対し
て対称になるように形成している。
るには、図中に符号１１で示す非接触磁歪式トルクセン
サを用いている。このトルクセンサ１１は、ペダルクラ
ンク軸２における車体左側となる部分の外周面に刻設し
た螺旋状の傾斜溝１２，１２…と、この傾斜溝１２の周
囲を覆うように設けた励磁コイル１３および検出コイル
１４などから構成している。傾斜溝１２は、ペダルクラ
ンク軸２の周方向に多数並設し、ペダルクランク軸２の
軸線方向の２箇所に形成している。また、これら２箇所
の傾斜溝群の傾斜溝１２は、傾斜方向が前記軸線に対し
て対称になるように形成している。
【００１４】ここで、前記トルクセンサ１１の動作につ
いて説明する。ペダルクランク軸２が捩られたときに
は、一方の傾斜溝群に引張応力が生じるとともに、他方
の傾斜溝群に圧縮応力が生じる。この結果、逆磁歪効果
により各傾斜溝群での透磁率がそれぞれ増加、減少す
る。この逆磁歪効果による透磁率変化を傾斜溝群毎の検
出コイル１４，１４に誘導起電圧として発生させ、これ
を図示してないコントローラで直流変換、差動増幅する
ことによりトルクに比例した電圧出力が得られる。この
とき、引張応力が生じる傾斜溝群では引張応力による透
磁率増加のため、コイル系からの検出出力電圧は増加
し、他方の傾斜溝群では圧縮応力による透磁率減少のた
めコイル系からの検出出力電圧は減少する。前記コント
ローラは、前記出力電圧の変化に応じて電動機３の給電
電流を増減させる回路を採っている。なお、このコント
ローラは、車体の走行速度が法で定めた電動補助限界速
度を越えたときには電動機の出力が０となるように構成
している。
いて説明する。ペダルクランク軸２が捩られたときに
は、一方の傾斜溝群に引張応力が生じるとともに、他方
の傾斜溝群に圧縮応力が生じる。この結果、逆磁歪効果
により各傾斜溝群での透磁率がそれぞれ増加、減少す
る。この逆磁歪効果による透磁率変化を傾斜溝群毎の検
出コイル１４，１４に誘導起電圧として発生させ、これ
を図示してないコントローラで直流変換、差動増幅する
ことによりトルクに比例した電圧出力が得られる。この
とき、引張応力が生じる傾斜溝群では引張応力による透
磁率増加のため、コイル系からの検出出力電圧は増加
し、他方の傾斜溝群では圧縮応力による透磁率減少のた
めコイル系からの検出出力電圧は減少する。前記コント
ローラは、前記出力電圧の変化に応じて電動機３の給電
電流を増減させる回路を採っている。なお、このコント
ローラは、車体の走行速度が法で定めた電動補助限界速
度を越えたときには電動機の出力が０となるように構成
している。
【００１５】前記電動機３は、ブラシレス直流電動機で
あって、前記駆動装置ハウジング５と、これに結合させ
たカバー１５からなる電動機ハウジング３ａの内部に軸
線方向が車体の左右方向と一致するように組付けてい
る。この電動機３の固定子１６は、鉄心１６ａとコイル
１６ｂとからなる従来周知の構造を採り、電動機ハウジ
ング３ａ内であって駆動装置ハウジング５側に固定して
いる。また、出力軸１７は、駆動装置ハウジング５とカ
バー１５に軸受１８，１９によって回転自在に支持させ
ている。
あって、前記駆動装置ハウジング５と、これに結合させ
たカバー１５からなる電動機ハウジング３ａの内部に軸
線方向が車体の左右方向と一致するように組付けてい
る。この電動機３の固定子１６は、鉄心１６ａとコイル
１６ｂとからなる従来周知の構造を採り、電動機ハウジ
ング３ａ内であって駆動装置ハウジング５側に固定して
いる。また、出力軸１７は、駆動装置ハウジング５とカ
バー１５に軸受１８，１９によって回転自在に支持させ
ている。
【００１６】この出力軸１７の外周部に回転子２０を軸
受２１，２２を介して回転自在に支持させている。前記
回転子２０は、円筒形の継鉄２３と、この継鉄２３の外
周面に固着した永久磁石２４とからなり、前記出力軸１
７と前記継鉄２３の間に一方向クラッチ２５を介装して
いる。
受２１，２２を介して回転自在に支持させている。前記
回転子２０は、円筒形の継鉄２３と、この継鉄２３の外
周面に固着した永久磁石２４とからなり、前記出力軸１
７と前記継鉄２３の間に一方向クラッチ２５を介装して
いる。
【００１７】前記出力軸１７は、車体右側の先端部に出
力歯車２６を形成し、この出力歯車２６に噛合するはす
ば歯車式減速機２７を介して前記合力軸７に連結してい
る。この減速機２７は、前記出力歯車２６に噛合する第
１歯車２８と、この第１歯車２８を支持するとともに第
１歯車２８と同じ回転数で回転する減速機軸２９と、こ
の減速機軸２９に形成した第２歯車３０と、前記合力軸
７の大径部７ｂに形成して前記第２歯車３０に噛合する
第３歯車３１などから構成している。すなわち、この減
速機２７は、前記出力軸１７の回転を２段に減速して合
力軸７に伝達する構造を採っている。
力歯車２６を形成し、この出力歯車２６に噛合するはす
ば歯車式減速機２７を介して前記合力軸７に連結してい
る。この減速機２７は、前記出力歯車２６に噛合する第
１歯車２８と、この第１歯車２８を支持するとともに第
１歯車２８と同じ回転数で回転する減速機軸２９と、こ
の減速機軸２９に形成した第２歯車３０と、前記合力軸
７の大径部７ｂに形成して前記第２歯車３０に噛合する
第３歯車３１などから構成している。すなわち、この減
速機２７は、前記出力軸１７の回転を２段に減速して合
力軸７に伝達する構造を採っている。
【００１８】前記永久磁石２４は、希土類磁石材料によ
って形成し、微小な隙間をおいて固定子１６の内面と対
向させている。ぜ継鉄２３と出力軸１７との間に介装し
た一方向クラッチ２５は、この実施の形態ではローラ式
のものを使用し、この電動機３が正転するとき、すなわ
ち固定子１６によって永久磁石２４および継鉄２３が車
両の前進方向へ付勢されるときのみに動力が伝達される
ように構成している。なお、この一方向クラッチ２５
は、ローラ式の他にもラチェット式など様々な構造のも
のを採用することができるが、継鉄２３の厚みを確保で
きなくなるような大型のものは避ける。継鉄２３が薄い
と、一方向クラッチ２５側への磁気漏洩が発生して電動
機３の出力性能が低下するからである。
って形成し、微小な隙間をおいて固定子１６の内面と対
向させている。ぜ継鉄２３と出力軸１７との間に介装し
た一方向クラッチ２５は、この実施の形態ではローラ式
のものを使用し、この電動機３が正転するとき、すなわ
ち固定子１６によって永久磁石２４および継鉄２３が車
両の前進方向へ付勢されるときのみに動力が伝達される
ように構成している。なお、この一方向クラッチ２５
は、ローラ式の他にもラチェット式など様々な構造のも
のを採用することができるが、継鉄２３の厚みを確保で
きなくなるような大型のものは避ける。継鉄２３が薄い
と、一方向クラッチ２５側への磁気漏洩が発生して電動
機３の出力性能が低下するからである。
【００１９】このように構成した電動機３は、ペダルを
踏込む力に応じた電圧で固定子１６のコイル１６ｂが励
磁されることによって、継鉄２３および永久磁石２４か
らなる回転子２０に回転トルクが生じる。この回転子２
０の回転は、一方向クラッチ２５を介して出力１７に伝
達され、この出力軸１７から減速機２７を介して合力軸
７に伝達される。そして、踏力（ペダルクランク軸２の
回転トルク）に電動機３の動力を加えてなる合力が合力
軸７からスプロケット４および後輪駆動用チェーンを介
して後輪に伝達される。なお、後輪と後輪側スプロケッ
トとの間には、ペダルを踏むことなく惰性走行ができる
ように周知のフリーホイールを介装している。
踏込む力に応じた電圧で固定子１６のコイル１６ｂが励
磁されることによって、継鉄２３および永久磁石２４か
らなる回転子２０に回転トルクが生じる。この回転子２
０の回転は、一方向クラッチ２５を介して出力１７に伝
達され、この出力軸１７から減速機２７を介して合力軸
７に伝達される。そして、踏力（ペダルクランク軸２の
回転トルク）に電動機３の動力を加えてなる合力が合力
軸７からスプロケット４および後輪駆動用チェーンを介
して後輪に伝達される。なお、後輪と後輪側スプロケッ
トとの間には、ペダルを踏むことなく惰性走行ができる
ように周知のフリーホイールを介装している。
【００２０】車体の走行速度が法で定めた電動補助限界
速度を越えて電動機３が停止されたとき、あるいは、電
動機３に給電しない状態で走行する場合には、ペダルク
ランク軸２の回転トルクが合力軸７から減速機２７を介
して電動機３の出力軸１７にも伝達される。しかし、こ
のときには、電動機３内の一方向クラッチ２５が非連結
状態になることから、ペダルクランク軸２を有する人力
駆動系とともに継鉄２３および永久磁石２４が連れ回る
ことによって負荷が増えることはない。
速度を越えて電動機３が停止されたとき、あるいは、電
動機３に給電しない状態で走行する場合には、ペダルク
ランク軸２の回転トルクが合力軸７から減速機２７を介
して電動機３の出力軸１７にも伝達される。しかし、こ
のときには、電動機３内の一方向クラッチ２５が非連結
状態になることから、ペダルクランク軸２を有する人力
駆動系とともに継鉄２３および永久磁石２４が連れ回る
ことによって負荷が増えることはない。
【００２１】したがって、この電動機３は、回転子２０
の継鉄２４と出力軸１７との間に継鉄２４から出力軸１
７側へのみ動力を伝達する一方向クラッチ２５を介装し
たため、電動機３の動力伝達系の最も高速に回転する部
位に一方向クラッチ２５を配設することができる。この
ため、この一方向クラッチ２５は、減速された部位に介
装する場合に較べて伝達する回転トルクが小さくてよ
く、容量の小さなもの、すなわち占有スペースが狭くか
つ重量が相対的に軽いものを使用することができる。
の継鉄２４と出力軸１７との間に継鉄２４から出力軸１
７側へのみ動力を伝達する一方向クラッチ２５を介装し
たため、電動機３の動力伝達系の最も高速に回転する部
位に一方向クラッチ２５を配設することができる。この
ため、この一方向クラッチ２５は、減速された部位に介
装する場合に較べて伝達する回転トルクが小さくてよ
く、容量の小さなもの、すなわち占有スペースが狭くか
つ重量が相対的に軽いものを使用することができる。
【００２２】また、この実施の形態で示した電動機３
は、永久磁石２４を希土類磁石材料によって形成したブ
ラシレス直流電動機（ブラシ付き直流電動機に較べ低速
高トルク型にし易い交流同期電動機）であるから、この
電動機３を備えた駆動装置１は、ブラシ付き直流電動機
を使用するものに較べて減速比を低減させることができ
る。すなわち、この駆動装置１は、ブラシ付き直流電動
機を使用する電動自転車用駆動装置に較べると、減速比
が小さくてよい分、例えば従来電動機の出力を３段で減
速して合力軸に導いていたものを本実施の形態のように
２段減速とすることができ、動力伝達系の簡素化および
小型化を図ることができるとともに、駆動効率の向上お
よび歯車から生じる騒音の低減も図ることができる。
は、永久磁石２４を希土類磁石材料によって形成したブ
ラシレス直流電動機（ブラシ付き直流電動機に較べ低速
高トルク型にし易い交流同期電動機）であるから、この
電動機３を備えた駆動装置１は、ブラシ付き直流電動機
を使用するものに較べて減速比を低減させることができ
る。すなわち、この駆動装置１は、ブラシ付き直流電動
機を使用する電動自転車用駆動装置に較べると、減速比
が小さくてよい分、例えば従来電動機の出力を３段で減
速して合力軸に導いていたものを本実施の形態のように
２段減速とすることができ、動力伝達系の簡素化および
小型化を図ることができるとともに、駆動効率の向上お
よび歯車から生じる騒音の低減も図ることができる。
【００２３】第２の実施の形態 他の発明に係る電動機の一実施の形態を図２によって詳
細に説明する。この実施の形態では、電動機の動力のみ
によって走行することができる電動自転車の駆動装置に
他の発明に係る電動機を適用するときの例について説明
する。図２は他の発明に係る電動機を組込んだ電動自転
車用駆動装置の断面図である。同図において前記図１で
説明したものと同一もしくは同等部材については、同一
符号を付し詳細な説明は省略する。
細に説明する。この実施の形態では、電動機の動力のみ
によって走行することができる電動自転車の駆動装置に
他の発明に係る電動機を適用するときの例について説明
する。図２は他の発明に係る電動機を組込んだ電動自転
車用駆動装置の断面図である。同図において前記図１で
説明したものと同一もしくは同等部材については、同一
符号を付し詳細な説明は省略する。
【００２４】図２に符号４１で示す電動機は、ハンドル
部に設けた図示してないアクセル装置によって出力が増
減する構成とし、電動自転車の車体フレーム（図示せ
ず）に固定するハウジング４２の軸心部にペダルクラン
ク軸２を貫通させるとともに、このペダルクランク軸２
の周囲に固定子１６および回転子４３を配設している。
前記ペダルクランク軸２の一方の軸端部には、踏力を後
輪に伝達するための人力駆動用スプロケット４４が取付
けてある。このスプロケット４４は、図示してないチェ
ーンおよびフリーホイールを有する人力駆動系を介して
後輪に連結する。なお、ペダルクランク軸２は、軸線方
向の一方を軸受６によってハウジング４２に回転自在に
支持させ、他方を軸受８，９および後述する出力軸４４
によってハウジング４２に回転自在に支持させている。
部に設けた図示してないアクセル装置によって出力が増
減する構成とし、電動自転車の車体フレーム（図示せ
ず）に固定するハウジング４２の軸心部にペダルクラン
ク軸２を貫通させるとともに、このペダルクランク軸２
の周囲に固定子１６および回転子４３を配設している。
前記ペダルクランク軸２の一方の軸端部には、踏力を後
輪に伝達するための人力駆動用スプロケット４４が取付
けてある。このスプロケット４４は、図示してないチェ
ーンおよびフリーホイールを有する人力駆動系を介して
後輪に連結する。なお、ペダルクランク軸２は、軸線方
向の一方を軸受６によってハウジング４２に回転自在に
支持させ、他方を軸受８，９および後述する出力軸４４
によってハウジング４２に回転自在に支持させている。
【００２５】前記出力軸４４は、ペダルクランク軸２と
同軸状に設けてハウジング４２を貫通している。前記回
転子４３は、ハウジング４２におけるペダルクランク軸
２を挿通させる円筒部４２ａに軸受４５，４６を介して
回転自在に支持させた円筒形の継鉄２３と、この継鉄２
３の外周面に固着して固定子１６の内周面と微小な隙間
をおいて対向する永久磁石２４とから構成し、この回転
子４３と出力軸４４との間に遊星歯車減速機４７を介装
している。前記出力軸４４に後輪駆動用スプロケット４
を取付け、出力軸４４の回転が後輪駆動用チェーン（図
示せず）を介して後輪に伝達されるようにしている。な
お、このチェーンを有する動力伝達系には、一方向クラ
ッチを介装していない。
同軸状に設けてハウジング４２を貫通している。前記回
転子４３は、ハウジング４２におけるペダルクランク軸
２を挿通させる円筒部４２ａに軸受４５，４６を介して
回転自在に支持させた円筒形の継鉄２３と、この継鉄２
３の外周面に固着して固定子１６の内周面と微小な隙間
をおいて対向する永久磁石２４とから構成し、この回転
子４３と出力軸４４との間に遊星歯車減速機４７を介装
している。前記出力軸４４に後輪駆動用スプロケット４
を取付け、出力軸４４の回転が後輪駆動用チェーン（図
示せず）を介して後輪に伝達されるようにしている。な
お、このチェーンを有する動力伝達系には、一方向クラ
ッチを介装していない。
【００２６】前記遊星歯車減速機４７は、前記継鉄２３
の軸端に固定した太陽歯車４８と、この太陽歯車４８に
噛合する複数の遊星歯車４９と、これら太陽歯車４８お
よび遊星歯車４９の外側に配設して遊星歯車４９が噛合
する外周歯車５０と、前記出力軸４４の支持アーム４４
ａに設けて前記遊星歯車４９をそれぞれ回転自在に支持
するキャリア５１とから構成している。
の軸端に固定した太陽歯車４８と、この太陽歯車４８に
噛合する複数の遊星歯車４９と、これら太陽歯車４８お
よび遊星歯車４９の外側に配設して遊星歯車４９が噛合
する外周歯車５０と、前記出力軸４４の支持アーム４４
ａに設けて前記遊星歯車４９をそれぞれ回転自在に支持
するキャリア５１とから構成している。
【００２７】前記外周歯車５０は、円環体の内周面に歯
を刻設することによって形成し、一方向クラッチ５２を
介してハウジング４２に取付けている。この一方向クラ
ッチ５２はラチェット式やローラ式などの従来周知の構
造のものを使用し、外周歯車５０の外周に沿って数ヶ所
に分散して設けてあり、前記太陽歯車４８から前記キャ
リア５１側へのみに動力が伝達される構造を採ってい
る。
を刻設することによって形成し、一方向クラッチ５２を
介してハウジング４２に取付けている。この一方向クラ
ッチ５２はラチェット式やローラ式などの従来周知の構
造のものを使用し、外周歯車５０の外周に沿って数ヶ所
に分散して設けてあり、前記太陽歯車４８から前記キャ
リア５１側へのみに動力が伝達される構造を採ってい
る。
【００２８】このように構成した電動機４１は、固定子
１６のコイル１６ｂが励磁されることによって、継鉄２
３および永久磁石２４からなる回転子４３に回転トルク
が生じる。この回転子４３の回転は、遊星歯車減速機４
７を介して出力軸４４に伝達され、この出力軸４４から
後輪駆動用スプロケット４およびこれに巻掛けたチェー
ンを介して後輪に伝達される。
１６のコイル１６ｂが励磁されることによって、継鉄２
３および永久磁石２４からなる回転子４３に回転トルク
が生じる。この回転子４３の回転は、遊星歯車減速機４
７を介して出力軸４４に伝達され、この出力軸４４から
後輪駆動用スプロケット４およびこれに巻掛けたチェー
ンを介して後輪に伝達される。
【００２９】下り坂を下りるときや、電動機４１に通電
しない状態で走行する場合には、後輪とともに回転する
出力軸４４が太陽歯車４８の回転を上回るようになる。
しかし、このときには、電動機４１内の一方向クラッチ
５２が非連結状態になり、外周歯車５０が出力軸４４の
回転に合わせて回転することから、出力軸４４やキャリ
ア５１とともに太陽歯車４８および継鉄２３、永久磁石
２４などが連れ回ることがなく、これらが抵抗になるこ
とはない。すなわち、この電動機４１を使用した電動自
転車は、電動機４１を停止させて惰性で走行するときに
抵抗が小さいので、車体が坂を下るときに電動機４１へ
の給電を絶つことによってバッテリーの電力を節約する
ことができる。
しない状態で走行する場合には、後輪とともに回転する
出力軸４４が太陽歯車４８の回転を上回るようになる。
しかし、このときには、電動機４１内の一方向クラッチ
５２が非連結状態になり、外周歯車５０が出力軸４４の
回転に合わせて回転することから、出力軸４４やキャリ
ア５１とともに太陽歯車４８および継鉄２３、永久磁石
２４などが連れ回ることがなく、これらが抵抗になるこ
とはない。すなわち、この電動機４１を使用した電動自
転車は、電動機４１を停止させて惰性で走行するときに
抵抗が小さいので、車体が坂を下るときに電動機４１へ
の給電を絶つことによってバッテリーの電力を節約する
ことができる。
【００３０】また、惰性で走行するときに抵抗が小さい
ため、平地を走行しているときに電動機４１への通電を
断続的に行うことによって、車体の慣性力を利用しなが
ら走行することができる。すなわち、この走行方法を採
ることによって、一度の充電で走行することができる距
離（航続距離）を可及的延ばすことができる。
ため、平地を走行しているときに電動機４１への通電を
断続的に行うことによって、車体の慣性力を利用しなが
ら走行することができる。すなわち、この走行方法を採
ることによって、一度の充電で走行することができる距
離（航続距離）を可及的延ばすことができる。
【００３１】前記一方向クラッチ５２が外周歯車５０の
回転を規制するときにこの一方向クラッチ５２に作用す
る回転トルクは、太陽歯車４８から遊星歯車４９へ伝達
される回転トルクと略等しく、この電動機４１の動力伝
達系の中で最も小さくなる。したがって、容量が小さい
一方向クラッチ５２を使用することができるから、一方
向クラッチ５２が占めるスペースを削減することができ
るとともに、重量が相対的に軽い一方向クラッチ５２を
使用することができる。
回転を規制するときにこの一方向クラッチ５２に作用す
る回転トルクは、太陽歯車４８から遊星歯車４９へ伝達
される回転トルクと略等しく、この電動機４１の動力伝
達系の中で最も小さくなる。したがって、容量が小さい
一方向クラッチ５２を使用することができるから、一方
向クラッチ５２が占めるスペースを削減することができ
るとともに、重量が相対的に軽い一方向クラッチ５２を
使用することができる。
【００３２】また、この実施の形態で示した電動機４１
は、永久磁石２４を希土類磁石材料によって形成したブ
ラシレス直流電動機（低速高トルク交流電動機）であ
り、ブラシ付き直流電動機に較べると低速タイプであ
り、電動自転車に使用する場合にはブラシ付き直流電動
機に較べて減速比を低減させることができる。すなわ
ち、この電動機４１を使用した電動自転車は、ブラシ付
き直流電動機を使用する場合に較べると減速比が小さく
てよい分動力伝達系の簡素化および小型化を図ることが
できるとともに、駆動効率の向上および歯車から生じる
騒音の低減も図ることができる。
は、永久磁石２４を希土類磁石材料によって形成したブ
ラシレス直流電動機（低速高トルク交流電動機）であ
り、ブラシ付き直流電動機に較べると低速タイプであ
り、電動自転車に使用する場合にはブラシ付き直流電動
機に較べて減速比を低減させることができる。すなわ
ち、この電動機４１を使用した電動自転車は、ブラシ付
き直流電動機を使用する場合に較べると減速比が小さく
てよい分動力伝達系の簡素化および小型化を図ることが
できるとともに、駆動効率の向上および歯車から生じる
騒音の低減も図ることができる。
【００３３】なお、この実施の形態で示した電動機４１
は、ペダルを踏込むことによっても走行できる構造とし
たが、ペダルクランク軸２を廃して代わりに固定軸を挿
通させ、この固定軸を利用してハウジング４２を車体フ
レームに固定して電動のみによって走行するように構成
することもできる。また、ペダルクランク軸２を廃して
代わりに後輪軸を挿通し、この後輪軸およびハウジング
４２を車体フレームの後輪支持部分に固定し、出力軸４
４にスプロケット４の代わりに後輪のハブを結合させて
もよい。
は、ペダルを踏込むことによっても走行できる構造とし
たが、ペダルクランク軸２を廃して代わりに固定軸を挿
通させ、この固定軸を利用してハウジング４２を車体フ
レームに固定して電動のみによって走行するように構成
することもできる。また、ペダルクランク軸２を廃して
代わりに後輪軸を挿通し、この後輪軸およびハウジング
４２を車体フレームの後輪支持部分に固定し、出力軸４
４にスプロケット４の代わりに後輪のハブを結合させて
もよい。
【００３４】さらに、上述した二つの実施の形態では、
本発明に係る電動機を電動自転車に適用する例について
説明したが、本発明はこのような限定にとらわれること
なく、どのような装置に用いる電動機であっても本発明
を適用することができる。さらにまた、上述した二つの
実施の形態では、回転子をインナーロータ型としたが、
固定子を内側に設けるとともに回転子を外側に設けるア
ウターロータ型や、扁平電動機に利用されるフラットロ
ータ型のものにも適用することができる。
本発明に係る電動機を電動自転車に適用する例について
説明したが、本発明はこのような限定にとらわれること
なく、どのような装置に用いる電動機であっても本発明
を適用することができる。さらにまた、上述した二つの
実施の形態では、回転子をインナーロータ型としたが、
固定子を内側に設けるとともに回転子を外側に設けるア
ウターロータ型や、扁平電動機に利用されるフラットロ
ータ型のものにも適用することができる。
【００３５】
【発明の効果】本発明に係る電動機は、出力軸と、この
出力軸上に装着して固定子と対向する回転子との間に、
この回転子から前記出力軸側へのみ動力を伝達する一方
向クラッチを介装したため、動力伝達系の最も高速に回
転する部位に一方向クラッチを配設することができる。
出力軸上に装着して固定子と対向する回転子との間に、
この回転子から前記出力軸側へのみ動力を伝達する一方
向クラッチを介装したため、動力伝達系の最も高速に回
転する部位に一方向クラッチを配設することができる。
【００３６】したがって、一方向クラッチに加えられる
回転トルクは動力伝達系の中で最も小さくなるから、容
量が小さい一方向クラッチを使用することができる。こ
のため、一方向クラッチが占めるスペースを削減するこ
とができるとともに、重量が相対的に軽い一方向クラッ
チを使用することができるので、動力伝達系の構成の簡
素化および小型化を図ることができる。
回転トルクは動力伝達系の中で最も小さくなるから、容
量が小さい一方向クラッチを使用することができる。こ
のため、一方向クラッチが占めるスペースを削減するこ
とができるとともに、重量が相対的に軽い一方向クラッ
チを使用することができるので、動力伝達系の構成の簡
素化および小型化を図ることができる。
【００３７】他の発明に係る電動機は、ハウジングを貫
通する出力軸と、固定子と対向する回転子との間に、こ
の回転子とともに回転する太陽歯車と、前記出力軸とと
もに回転する遊星歯車支持用キャリアとを備えた遊星歯
車減速機を介装し、この遊星歯車減速機の外周歯車と前
記ハウジングとの間に、前記太陽歯車から前記キャリア
側へのみ動力が伝達される構造の一方向クラッチを介装
したため、一方向クラッチが外周歯車の回転を規制する
ときにこの一方向クラッチに作用する回転トルクは、太
陽歯車から遊星歯車へ伝達される回転トルクと略等し
く、この電動機の動力伝達系の中で最も小さくなる。
通する出力軸と、固定子と対向する回転子との間に、こ
の回転子とともに回転する太陽歯車と、前記出力軸とと
もに回転する遊星歯車支持用キャリアとを備えた遊星歯
車減速機を介装し、この遊星歯車減速機の外周歯車と前
記ハウジングとの間に、前記太陽歯車から前記キャリア
側へのみ動力が伝達される構造の一方向クラッチを介装
したため、一方向クラッチが外周歯車の回転を規制する
ときにこの一方向クラッチに作用する回転トルクは、太
陽歯車から遊星歯車へ伝達される回転トルクと略等し
く、この電動機の動力伝達系の中で最も小さくなる。
【００３８】したがって、容量が小さい一方向クラッチ
を使用することができるから、一方向クラッチが占める
スペースを削減することができるとともに、相対的に軽
い一方向クラッチを使用することができるので、動力伝
達系の構成の簡素化および小型化を図ることができる。
を使用することができるから、一方向クラッチが占める
スペースを削減することができるとともに、相対的に軽
い一方向クラッチを使用することができるので、動力伝
達系の構成の簡素化および小型化を図ることができる。
【図１】 本発明に係る電動機を組込んだ電動自転車用
駆動装置の断面図である。
駆動装置の断面図である。
【図２】 他の発明に係る電動機を組込んだ電動自転車
用駆動装置の断面図である。
用駆動装置の断面図である。
２…ペダルクランク軸、３，４１…電動機、１６…固定
子、１７…出力軸、２０…回転子、２３…継鉄、２４…
永久磁石、２５，５２…一方向クラッチ、４２…ハウジ
ング、４３…回転子、４４…出力軸、４７…遊星歯車減
速機、４８…太陽歯車、４９…遊星歯車、５０…外周歯
車、５１…キャリア。
子、１７…出力軸、２０…回転子、２３…継鉄、２４…
永久磁石、２５，５２…一方向クラッチ、４２…ハウジ
ング、４３…回転子、４４…出力軸、４７…遊星歯車減
速機、４８…太陽歯車、４９…遊星歯車、５０…外周歯
車、５１…キャリア。
Claims (2)
- 【請求項１】 出力軸と、この出力軸上に装着して固定
子と対向する回転子との間に、前記回転子から前記出力
軸側へのみ動力を伝達する一方向クラッチを介装したこ
とを特徴とする電動機。 - 【請求項２】 ハウジングを貫通する出力軸と、ハウジ
ング内の固定子と対向する回転子との間に、太陽歯車が
前記回転子とともに回転し、遊星歯車を支持するキャリ
アが前記出力軸とともに回転する構造の遊星歯車減速機
を介装するとともに、この遊星歯車減速機における前記
遊星歯車に歯合する外周歯車を前記ハウジングに一方向
クラッチを介して連結してなり、この一方向クラッチ
を、前記太陽歯車から前記キャリア側へのみ動力が伝達
される構造としたことを特徴とする電動機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02260397A JP3670430B2 (ja) | 1997-02-05 | 1997-02-05 | 電動自転車用駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02260397A JP3670430B2 (ja) | 1997-02-05 | 1997-02-05 | 電動自転車用駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10225053A true JPH10225053A (ja) | 1998-08-21 |
| JP3670430B2 JP3670430B2 (ja) | 2005-07-13 |
Family
ID=12087426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02260397A Expired - Fee Related JP3670430B2 (ja) | 1997-02-05 | 1997-02-05 | 電動自転車用駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3670430B2 (ja) |
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| EP2463189A1 (de) * | 2010-12-07 | 2012-06-13 | Robert Bosch GmbH | Elektromotorische Antriebseinrichtung, insbesondere für ein Zweirad |
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| JP2013021809A (ja) * | 2011-07-11 | 2013-01-31 | Oriental Motor Co Ltd | ギヤードモータ |
| JP2016516633A (ja) * | 2013-04-19 | 2016-06-09 | フォールブルック インテレクチュアル プロパティー カンパニー エルエルシー | 連続可変変速機 |
| CN106887938A (zh) * | 2017-04-02 | 2017-06-23 | 朱幕松 | 手动换挡式无刷大轮毂电机 |
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| US10094453B2 (en) | 2007-02-16 | 2018-10-09 | Fallbrook Intellectual Property Company Llc | Infinitely variable transmissions, continuously variable transmissions, methods, assemblies, subassemblies, and components therefor |
| US10100927B2 (en) | 2007-11-16 | 2018-10-16 | Fallbrook Intellectual Property Company Llc | Controller for variable transmission |
| US10197147B2 (en) | 2010-11-10 | 2019-02-05 | Fallbrook Intellectual Property Company Llc | Continuously variable transmission |
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|---|---|---|---|---|
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-
1997
- 1997-02-05 JP JP02260397A patent/JP3670430B2/ja not_active Expired - Fee Related
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