WO2022118705A1 - モータユニット及び電動自転車 - Google Patents
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Definitions
- This disclosure relates to motor units and electric bicycles.
- Patent Document 1 an electrically assisted bicycle equipped with a motor drive unit is known (see, for example, Patent Document 1).
- the motor drive unit disclosed in Patent Document 1 includes a unit case, a motor, a crank shaft, an interlocking body fitted in a sprocket, and a deceleration mechanism.
- the deceleration mechanism includes a pair consisting of a tooth portion that rotates integrally with the rotating shaft of the motor and a large-diameter gear portion that meshes with the tooth portion, a small-diameter gear portion that rotates integrally with the large-diameter gear portion, and a large diameter of an interlocking body that meshes with the pair.
- a pair of two gears consisting of a gear portion is provided.
- one form of the motor unit includes a case, a motor housed in the case, an input shaft, an output body, and a deceleration mechanism.
- the input shaft is rotatably arranged around the axis so as to pass through the case in the axial direction.
- the output body is rotatably arranged in the case around the axis.
- the deceleration mechanism is housed in the case, decelerates the rotation of the motor, and transmits the rotation to the output body.
- the reduction mechanism has only a pair of gears that mesh with each other.
- one form of electric bicycle is equipped with the motor unit.
- FIG. 1 is a side view of the electric bicycle according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a cross-sectional view taken along a plane passing through the axes of the output body of the motor unit of the same electric bicycle, the rotation shaft of the motor, and the transmission rotation shaft of the reduction mechanism.
- FIG. 3 is a side view of the same motor unit.
- FIG. 4 is a side view of the sprocket and the motor unit in the same electric bicycle.
- FIG. 5 is a cross-sectional view taken along a plane passing through the axes of the output body of the motor unit, the rotation shaft of the motor, and the transmission rotation shaft of the reduction mechanism according to the second embodiment.
- FIG. 1 is a side view of the electric bicycle according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a cross-sectional view taken along a plane passing through the axes of the output body of the motor unit of the same electric bicycle, the rotation shaft of the motor, and the transmission rotation shaft of the reduction mechanism according to the second embodiment.
- FIG. 6 is a cross-sectional view taken along a plane passing through the axis of the output body of the motor unit, the rotation shaft of the motor, and the transmission rotation shaft of the reduction mechanism according to the third embodiment.
- FIG. 7 is a side view of the electric bicycle according to the fourth embodiment.
- FIG. 8 is a side view of the electric bicycle according to the fifth embodiment.
- FIG. 9 is a side view of the same motor unit.
- FIG. 10 is a side view of the electric bicycle according to the sixth embodiment.
- FIG. 11 is a side view of the electric bicycle according to the seventh embodiment.
- FIG. 12 is a side view of the electric bicycle according to the eighth embodiment.
- FIG. 13 is a side view of the same motor unit.
- FIG. 14 is a side view of the electric bicycle according to the ninth embodiment.
- the present disclosure relates to a motor unit and a two-wheeled vehicle, and more particularly to a motor unit including a case, a motor, an output body, and a reduction mechanism, and an electric bicycle such as an electrically assisted bicycle and an electric motorcycle equipped with the motor unit. ..
- the electric bicycle 1 includes a frame 10, wheels 11, and a motor unit 3.
- the direction of travel of the electric bicycle 1 is determined by design. In the following description, the direction of travel is forward and the opposite direction is rear, the vertical direction is downward and the opposite direction is upward. Further, as shown in FIG. 2, the left side and the right side are the left side and the right side in a state of facing forward.
- the frame 10 supports a person who drives the electric bicycle 1 (hereinafter referred to as a driver).
- the load of the frame 10 and the driver is supported on the ground via the front wheels 111 and the rear wheels 112 constituting the wheels 11.
- the frame 10 has a head pipe 101, an upper pipe 102, a lower pipe 103, a standing pipe 104, a seat stay 105, a chain stay 106, and a bracket 2.
- the frame 10 is made of a metal such as aluminum or stainless steel, but may contain a non-metal as a part. Further, the entire frame 10 may be formed of non-metal, and the material of the frame 10 is not particularly limited.
- the head pipe 101 is a tubular member that opens substantially in the vertical direction.
- the term "vertical direction” as used herein means a direction forming an angle of about 30 degrees or less with the vertical direction.
- the handle post 12 is inserted into the head pipe 101 so as to penetrate vertically.
- the handle post 12 is rotatably inserted into the head pipe 101 in the axial direction.
- a front fork 121 is formed at the lower end of the handle post 12.
- the front wheel 111 is rotatably attached to the front fork 121.
- a handlebar 122 is fixed to the upper end of the handlepost 12.
- the handlebar 122 is provided with a hand operation unit for turning on / off the electric motor and a speed change operation unit for changing the speed by the speed change mechanism of the rear wheel 112.
- the upper pipe 102 is a tubular member that extends substantially rearward from the head pipe 101.
- the upper pipe 102 does not necessarily have to be linear. It should be noted that the term "rear” as used herein means a direction forming an angle of about 40 degrees or less with the rear.
- the front end portion of the upper pipe 102 is fixed to the side wall on the rear side of the head pipe 101 by welding or the like.
- the rear end of the upper pipe 102 is fixed to the vertical pipe 104.
- the vertical pipe 104 is a tubular member that opens substantially in the vertical direction.
- the rear end portion of the upper pipe 102 is fixed to the side wall on the front side near the upper end portion of the vertical pipe 104 by welding or the like.
- a shaft extending below the saddle 13 is inserted into the opening at the upper end of the vertical pipe 104. By fixing this shaft to the vertical pipe 104, the saddle 13 is fixed to the vertical pipe 104.
- the bracket 2 is fixed to the lower end of the vertical pipe 104.
- the lower pipe 103 is a tubular member that extends diagonally downward and approximately rearward of the head pipe 101.
- the upper pipe 102 does not necessarily have to be linear. It should be noted that the term "obviously diagonally downward to the rear" as used herein means a direction that is lower than the rear and is inclined to the lower side than the direction in which the head pipe 101 extends.
- the front end portion of the lower pipe 103 is fixed to a portion of the side wall on the rear side of the head pipe 101 below the portion to which the upper pipe 102 is fixed by welding or the like.
- the bracket 2 is fixed to the rear end of the lower pipe 103.
- the bracket 2 is a part of the frame 10 and supports the motor unit 3.
- the motor unit 3 is fixed to the lower side of the bracket 2, and the motor unit 3 is supported by the bracket 2.
- a wiring space is formed between the inner surface of the bracket 2 and the outer surface of the motor unit 3.
- the rear end of the lower pipe 103 is fixed to the front end of the bracket 2 by fitting (including shrink fitting), fastening, welding, or the like.
- the lower end of the vertical pipe 104 is fixed to the intermediate portion of the bracket 2 in the front-rear direction by fitting (including shrink fitting), fastening, welding, or the like.
- the front end of the chain stay 106 is fixed to the rear end of the bracket 2 by fitting (including shrink fitting), fastening, welding, or the like.
- the chain stay 106 is two hollow or solid members extending substantially rearward from the bracket 2. In the first embodiment, the front end portion of the cylindrical chain stay 106 is fixed to the rear end portion of the bracket 2 by welding.
- the front end of the seat stay 105 is fixed to the rear end of the upper pipe 102 by fitting (including shrink fitting), fastening, welding, or the like.
- the seat stay 105 is two hollow or solid members extending substantially rearward from the vicinity of the upper end portion of the vertical pipe 104.
- the front end portion of the cylindrical seat stay 105 is fixed by welding or the like.
- the rear end portion of the seat stay 105 is fixed to the rear end portion of the chain stay 106, and the rear wheel 112 is rotatably attached to this portion.
- the bracket 2 and the lower pipe 103 have a battery mounting portion 16 to which a battery 15 for supplying electric power to the motor unit 3 is mounted.
- the battery mounting portion 16 has a plurality of terminals electrically connected to a plurality of battery terminals for power supply or signals formed at the lower end portion of the battery 15. One end of the wiring is electrically connected to each of the plurality of terminals.
- a shift wire or a brake wire connecting the shift operation unit and the shift mechanism is passed through the lower pipe 103 and the wiring space.
- the motor unit 3 includes a case 4, a motor 5, an input shaft 6, an input body 7, an output body 8, and a deceleration mechanism 9.
- Case 4 constitutes the outer shell of the motor unit 3.
- the case 4 accommodates equipment such as a deceleration mechanism 9 in an accommodation space formed inside.
- the case 4 is mainly formed of a metal such as aluminum, stainless steel, or a magnesium alloy, but a non-metal may be used, and the material of the case 4 is not particularly limited.
- Case 4 is divided into a first divided body 41 located on the left side and a second divided body 42 located on the right side.
- the case 4 is configured by combining the first divided body 41 and the second divided body 42.
- the internal accommodation space of the second divided body 42 is opened to the left.
- the first divided body 41 and the second divided body 42 are aligned from the left and right so that their respective accommodation spaces are continuous, and are fixed to each other by a fastening member 43 made of bolts.
- the first divided body 41 and the second divided body 42 are fixed to each other to form the case 4.
- the size, shape, thickness, etc. of the case 4 are not particularly limited. Further, the accommodation space formed inside the case 4 may or may not be sealed.
- the motor 5 is attached to the case 4. More specifically, the motor 5 is mainly housed in the first divided body 41.
- the motor 5 is housed in the case 4.
- the motor 5 has a rotating shaft 51, a rotor 52 that rotates integrally with the rotating shaft 51, and a stator 53.
- the motor 5 is an inner rotor system in which the stator 53 is located on the radial outer side of the rotating shaft 51.
- an axial gap type motor may be adopted.
- the rotation shaft 51 is rotatably accommodated so that the central axis of its rotation is parallel to the axis 600.
- the rotating shaft 51 projects to one side from the stator 53, and a tooth portion 54 that meshes with the speed reduction mechanism 9 is formed on the outer surface of the protruding portion.
- the protruding portion of the rotating shaft 51 and the tooth portions 54 formed on the outer surface thereof constitute a gear that rotates integrally with the rotating shaft 51.
- Both ends of the rotary shaft 51 are supported by a rotary shaft support bearing 551 arranged in the first split body 41 and a rotary shaft support bearing 552 arranged in the second split body 42, respectively.
- the rotary shaft 51 is provided with a corrugated washer 553 located between the rotary shaft support bearing 552 and the second split body 42.
- the diameter 531 of the stator 53 is preferably formed so as to be 80 mm or less. This facilitates miniaturization of the motor 5 and miniaturization of the motor unit 3. Further, it is more preferable that the diameter 531 of the stator 53 is formed so as to be 70 mm or less, which makes it easier to miniaturize the motor 5 and the motor unit 3. Further, the diameter 531 of the stator 53 is preferably formed so as to be equal to or larger than the outer diameter (diameter) of the rotating shaft 51, whereby the torque obtained from the rotating shaft 51 of the motor 5 can be stabilized. For example, the outer diameter of the rotating shaft 51 is 8 mm.
- the input shaft 6 penetrates the case 4 in the axis 600 direction (left-right direction in the first embodiment) and is rotatably arranged around the axis 600 of the input shaft 6.
- the input shaft 6 has an input shaft body 60 and an input body 7.
- the input shaft body 60 is composed of a solid member in the first embodiment, it may be composed of a hollow member.
- the case 4 has a first bearing 45 that rotatably supports the input shaft body 60 on one end side (left end side in the first embodiment) in the axis 600 direction.
- An input shaft hole 411 through which the input shaft body 60 passes is formed in the first divided body 41, and the first bearing 45 is arranged in the input shaft hole 411.
- the first bearing 45 is composed of ball bearings.
- various other bearings such as roller bearings can also be used, and the first bearing 45 is not limited to ball bearings.
- the case 4 has a second bearing 46 that rotatably supports the output body 8 on the other end side (right end side in the first embodiment) in the axis 600 direction.
- An input shaft hole 421 through which the input shaft body 60 passes is formed in the second divided body 42, and a second bearing 46 is arranged in the input shaft hole 421.
- the input shaft body 60 is indirectly supported by the second bearing 46 via the output body 8.
- the second bearing 46 is composed of ball bearings.
- various other bearings such as roller bearings can also be used, and the second bearing 46 is not limited to ball bearings.
- crank arm 18 As shown in FIG. 1, one end side of the crank arm 18 is fixed to the end portion of the input shaft body 60.
- a pedal 181 is rotatably attached to the other end side of the crank arm 18.
- the driver of the electric bicycle 1 can transmit the rotational force of human power to the input shaft body 60 by pedaling the pedal 181.
- the input body 7 is arranged along the outer peripheral surface of the input shaft body 60 and rotates integrally with the input shaft body 60.
- the input body 7 is a cylindrical member, the axis 600 of which faces the left-right direction, and is arranged concentrically with the input shaft body 60.
- the left-right length of the input body 7 is shorter than the left-right length of the input shaft body 60.
- the input body 7 and the input shaft body 60 have fitting portions 71 and 61 that are fitted to each other so as to be relatively non-rotatable around the axis 600 in a part of the axis 600 direction.
- the left end portion of the input body 7 and the input shaft body 60 corresponding to this portion are formed with fitting portions 71 and 61 including a spline portion or a serration portion.
- the fitting portions 71 and 61 may be configured to be fitted by male and female threads.
- the input body 7 is connected to the input shaft body 60.
- a gap 70 is formed between the input body 7 and the input shaft body 60. This makes it easier to insert the input shaft body 60 into the cylindrical input body 7.
- the output body 8 is rotatably arranged around the axis 600 along the outer peripheral surface of the input shaft body 60, and penetrates the case in the direction of the axis 600.
- the output body 8 receives a rotational force from the input body 7.
- the input body 7 and the output body 8 have a connecting portion that connects the input body 7 and the output body 8 so as to rotate integrally.
- a fitting portion 72 formed of a spline portion composed of irregularities arranged side by side in the circumferential direction is formed on the outer peripheral surface of the input body 7.
- a fitting portion 81 formed of a spline portion formed of unevenness that meshes with the fitting portion 72 formed of the spline portion is formed so as to be juxtaposed in the circumferential direction.
- the fitting portion 72 and the fitting portion 81 form a connecting portion.
- the output body 8 is a member having a substantially cylindrical shape, and its axis 600 is oriented in the left-right direction, and is arranged concentrically with the input shaft body 60.
- the left-right length of the output body 8 is shorter than the left-right length of the input shaft body 60.
- the right end portion of the output body 8 projects to the outside of the case 4 through the input shaft hole 421 formed in the second split body 42.
- the output body 8 is supported by a second bearing 46 arranged in the second split body 42.
- the output body 8 constitutes a rotary shaft unit 30 together with the input shaft body 60 and the input body 7.
- the rotary shaft unit 30 is supported by the case 4 via the first bearing 45 and the second bearing 46.
- the rotating shaft 51 of the motor 5 is located above the axis 600 and behind the axis 600 in the traveling direction of the electric bicycle 1. This makes it easier to align the case 4 with the vertical pipe 104.
- the rotating shaft 51 of the motor 5 may be located below the axis 600. In this case, the center of gravity of the electric bicycle 1 can be lowered, and the stability can be improved. Further, in the configuration in which the battery 15 is built in the standing pipe 104, which will be described later, it becomes easy to secure the accommodation space in the standing pipe 104.
- the pitch 511 between the rotating shaft 51 of the motor 5 and the output body 8 is preferably formed so as to be 60 mm or less.
- the pitch 511 refers to the distance between the axis line that is the center of rotation of the rotation axis 51 and the axis line (axis line 600) that is the center of rotation of the output body 8.
- the pitch 511 is more preferably formed so as to be 55 mm or less, which makes it easier to reduce the size of the case 4 (motor unit 3).
- the pitch 511 is more preferably formed so as to be 50 mm or less, which makes it easier to reduce the size of the case 4 (motor unit 3).
- the pitch 511 is more preferably formed so as to be 45 mm or less, which makes it easier to reduce the size of the case 4 (motor unit 3). Further, the pitch 511 is preferably formed so as to have an outer diameter (diameter) of the input shaft 6 or more. As a result, an appropriate reduction ratio can be set in the reduction mechanism 9.
- the front sprocket 191 is attached to the portion of the output body 8 protruding outside the case 4.
- the front sprocket 191 is attached to the output body 8 on either side of the axis 600 direction.
- the front sprocket 191 is fixed to the right protruding portion of the output body 8 by the lock ring 195.
- the front sprocket 191 rotates integrally with the output body 8.
- the rear sprocket 192 is fixed to the hub of the rear wheel 112.
- a chain 193 is hung between the front sprocket 191 and the rear sprocket 192.
- the outer shell of the case 4 fits inside the outer shell of the sprocket 191 in the direction of the axis 600. As a result, the appearance of the electric bicycle 1 is improved, and the degree of freedom in designing the electric bicycle 1 is improved.
- the input shaft 6 and the output body 8 are integrated by forming the connecting portion including the fitting portion 72 and the fitting portion 81 on the input body 7 (input shaft 6) and the output body 8.
- the rotation speed of the input shaft 6 and the rotation speed of the output body 8 match.
- the phases of the input shaft 6 (input shaft body 60 and input body 7), the output body 8 and the front sprocket 191 in rotation around the axis 600 are fixed.
- the coaster brake applies the brake in the hub of the rear wheel 112 via the chain 193 by the rotational force when the front sprocket 191 rotates in the counter-acceleration direction.
- the fitting portion 72 and the fitting portion 81 as the connecting portion are not limited to the spline portion, and may be composed of a serration portion.
- a key groove is provided on the outer surfaces of the input body 7 and the output body 8. It may be formed and the key may be fitted into the keyway.
- a gear 90 constituting the reduction mechanism 9 is attached to the output body 8.
- the gear 90 has a tooth portion 91 on the outer peripheral surface.
- the gear 90 becomes a part of the output body 8 and rotates integrally with the output body 8, receives the rotational force of the motor 5, and transmits the rotational force to the output body 8.
- a one-way clutch 32 is provided between the speed reduction mechanism 9 and the output body 8.
- the gear 90 is connected to the output body 8 via the one-way clutch 32.
- the one-way clutch 32 is arranged on the outer periphery of the output body 8, and the central axis of rotation of the one-way clutch 32 is located on the axis 600.
- the deceleration mechanism 9 is housed in the case 4, decelerates the rotation of the motor 5 and transmits it to the output body 8.
- the reduction mechanism 9 has only a pair of gears that mesh with each other.
- the deceleration mechanism 9 is integrated with the drive-side gear (a portion protruding from the rotation shaft 51 where the tooth portion 54 is formed) that rotates integrally with the rotation shaft 51 of the motor 5, and the output body 8. It is provided with a driven side gear 90 that rotates to.
- the deceleration mechanism 9 decelerates the rotation of the motor 5 by so-called one-step deceleration and transmits it to the output body 8.
- the number of teeth of the gear on the drive side that is, the number of teeth in the tooth portion 54 is formed to be 9 or less.
- the reduction ratio due to the meshing of the drive side gear and the driven side gear 90 can be made large, and it becomes easy to achieve the desired reduction ratio even in one-step deceleration. It will be easier to reduce the size.
- the number of teeth of the gear on the drive side is formed to be 5 or less. As a result, the reduction ratio due to the meshing of the drive side gear and the driven side gear 90 can be further increased, the desired reduction ratio can be easily achieved even in one-step deceleration, the reduction mechanism 9 is downsized, and the motor unit 3 is used.
- the number of teeth of the gear on the drive side is formed to be 4 or less.
- the reduction ratio due to the meshing of the drive side gear and the driven side gear 90 can be further increased, the desired reduction ratio can be easily achieved even in one-step deceleration, the reduction mechanism 9 is downsized, and the motor unit 3 is used. It will be easier to reduce the size of the.
- the surface of the gear on the drive side (the surface of the tooth portion 54) is shot peened, air blasted, plated, or has a coating.
- Shot peening includes, for example, hard shot peening, semi-hard shot peening, WPC processing, molybdenum disulfide shot peening, and Sirius processing.
- shot peening By applying shot peening to the surface of the drive side gear, the surface roughness of the drive side gear surface is improved and the slipperiness of the drive side gear surface is increased.
- the frictional resistance between the gear 90 and the gear 90 is reduced, and the effect of suppressing the noise during driving and the effect of suppressing the wear of the gear 90 on the driven side can be obtained. Further, the wear resistance of the drive side gear is improved, and heat generation of the meshing portion between the drive side gear and the driven side gear 90 is suppressed.
- the air blast includes, for example, an air blast process using # 100 media and an air blast process using # 400 media.
- the coating includes DLC (Diamond-Like Carbon) coating, Teflon (registered trademark) coating, dry lube treatment, alumite treatment, hard alumite treatment, molybdenum disulfide coating, and various plating treatments.
- Various plating treatments include, for example, hard chrome plating, electrolytic hard chrome carbide plating, trivalent chromate plating, nickel plating, electroless nickel plating, fluorine composite electroless nickel plating, fluorine composite electroless nickel plating, and Parker treatment. Is included.
- the surface roughness of the surface of the gear on the drive side is improved and the slipperiness of the surface of the gear on the drive side is increased.
- the frictional resistance between the gear 90 on the side is reduced, the noise during driving is suppressed, and the wear of the gear 90 on the driven side is suppressed.
- the gear on the drive side has a polished finish. By polishing and finishing, the surface roughness of the surface of the gear is reduced, and the slipperiness of the surface of the gear on the drive side is enhanced. As a result, the frictional resistance between the drive-side gear and the driven-side gear 90 is reduced, and the effect of suppressing noise during driving and the effect of suppressing wear of the driven-side gear 90 can be obtained.
- the driven gear 90 is made of resin.
- the fact that at least a part thereof is made of resin includes that at least the tooth portions of the gear 90 are made of resin.
- the driven gear 90 is a gear formed into a cylindrical shape using resin as a material.
- the resin is specifically polyacetal, but other resins such as nylon can also be used.
- Polyacetal is a self-lubricating material. By molding the driven gear 90 with polyacetal, the wear of the driven gear 90 is suppressed, the noise during driving is suppressed, and the durability is enhanced.
- the driven gear included in the reduction mechanism tends to have a large diameter and increase in weight
- the driven gear 90 is formed of a resin such as polyacetal.
- the weight of the deceleration mechanism 9 is reduced, and the weight of the electric bicycle 1 is reduced as a whole.
- the weight reduction of the driven side gear 90 reduces the rotational moment of the driven side gear 90, so that agile operation when driving the electric bicycle 1 by the motor 5 is realized.
- the advantage and comparison that the durability is further improved when the material of the driven side gear 90 is polyacetal is further improved when the material of the driven side gear 90 is polyacetal.
- polyacetal is vulnerable to heat, and its durability decreases when the temperature rises. Durability does not easily decrease.
- Polyacetal is classified into two types, homopolymer and copolymer, based on its molecular structure. It is possible to use either homopolymer or copolymer type polyacetal as the material for the driven gear 90.
- the diameter 901 of the driven gear 90 is preferably formed so as to be 110 mm or less. This facilitates the miniaturization of the deceleration mechanism 9 and the miniaturization of the motor unit 3. Further, the diameter 901 of the gear 90 is more preferably formed so as to be 95 mm or less, which makes it easier to reduce the size of the reduction mechanism 9 and the motor unit 3. Further, the diameter 901 of the gear 90 is more preferably formed so as to be 80 mm or less, which makes it easier to reduce the size of the reduction mechanism 9 and the motor unit 3. Further, it is preferable that the diameter 901 of the gear 90 is formed so as to be equal to or larger than the diameter of the rotating shaft 51.
- the drive side gear and the driven side gear 90 are preferably helical gears. As a result, the durability is improved, the meshing ratio is improved, and the quietness is improved as compared with the case of the spur gear.
- the driver applies a rotational force in the acceleration direction to the input shaft body 60.
- the input body 60 rotates, the input body 7 rotates integrally with the input shaft body 60.
- the rotational force in the acceleration direction of the input body 7 is applied to the output body 8, and the output body 8 and the sprocket 191 on the front side rotate in the acceleration direction.
- a rotational force in the acceleration direction is applied to the rear sprocket 192 via the chain 193, and the rear sprocket 192 and the rear wheel 112 rotate in the acceleration direction.
- the electric bicycle 1 advances in the traveling direction.
- the rotational force from the motor 5 can be applied to the output body 8 as an auxiliary force.
- the gear 90 that meshes with the gear (tooth portion 54) that rotates integrally with the rotary shaft 51 of the motor 5 rotates in the acceleration direction.
- the rotational force in the acceleration direction of the gear 90 is transmitted to the output body 8 via the one-way clutch 32. That is, the output body 8 functions as a resultant force body in which the rotational force of human power from the input body 7 and the rotational force from the motor 5 are combined.
- the motor unit 3 in the first embodiment is a so-called uniaxial motor unit 3.
- the rotational force from the motor 5 is controlled according to the torque applied to the input shaft body 60 and the number of rotations of the input shaft body 60 per unit time.
- the torque applied to the input shaft body 60 is detected by the torque detecting unit 33.
- the torque detection unit 33 is arranged along the surface of the input shaft 6 to detect the torque applied to the input shaft 6.
- a magnetostriction generating portion 331 to which magnetic anisotropy is imparted is formed on the outer peripheral surface of the input body 7. Further, the coils 332 are arranged at a slight distance from the portion of the outer peripheral surface of the input body 7 where the magnetostrictive generation portion 331 is provided.
- the magnetostriction generation unit 331 and the coil 332 constitute a magnetostriction type torque sensor as the torque detection unit 33. As such a magnetostrictive torque sensor, various types can be appropriately used. Further, the torque detection unit 33 is not limited to the magnetostrictive type torque sensor.
- the rotation speed of the input shaft body 60 per unit time is detected by the input shaft rotation detection unit 34.
- the input shaft rotation detection unit 34 has a detected unit 344 attached to the rotation shaft unit 30, and a detection unit 345 fixed to a portion other than the rotation shaft unit 30.
- the rotating body 341 is attached to the outer peripheral surface of the input shaft body 60.
- the rotating body 341 is attached by press-fitting the outer peripheral surface of the input shaft body 60 into the inner peripheral surface thereof.
- the rotating body 341 rotates integrally with the input shaft body 60.
- the rotating body 341 has a tooth portion at the tip of a portion extending in the radial direction of the input shaft 6.
- a rotating body 342 having a tooth portion that meshes with the tooth portion is rotatably attached.
- a rotating body 343 having a tooth portion that meshes with the tooth portion is rotatably attached.
- the rotating body 343 extends in the direction of the axis 600 of the input shaft 6, and has magnets arranged at regular intervals in the circumferential direction as the detected portion 344 at the tip thereof.
- the rotating bodies 341 to 343 are for causing the input shaft rotation detecting unit 34 to detect the rotation speed of the input shaft 6.
- a Hall IC for detecting the magnetic force of the magnet is arranged at a position corresponding to the rotation trajectory of the magnet which is the detection unit 344.
- the detection unit 345 is attached to a control board 35 described later. Since the detection unit 345 is directly attached to the control board 35, the connector and wiring for connecting the detection unit 345 and the control board 35 are not required, and the motor unit 3 can be easily miniaturized.
- the input shaft rotation detection unit 34 having such a magnet and a Hall IC, various ones can be appropriately used. Further, the input shaft rotation detection unit 34 is not limited to the one having a magnet and a Hall IC.
- the rotating body 341 is located on the side opposite to the side where the sprocket 191 is located with respect to the torque detection unit 33 in the axis 600 direction. According to FIG. 2, when the torque detection unit 33 is used as a reference, the sprocket 191 is located on the right side, while the rotating body 341 is located on the left side. As a result, the rotating body 341 can be arranged at a position away from the sprocket 191 and the degree of freedom in design is improved.
- the motor unit 3 further has a motor rotation detection unit 36 that detects the rotation speed of the rotor 52.
- the motor rotation detection unit 36 has a detection unit 361.
- a Hall IC for detecting the magnetic force of the rotor 52 is arranged at a position corresponding to the rotation trajectory of the rotor 52 of the motor 5.
- the magnetic force detected by the Hall IC may be the magnetic force of the rotor 52 itself or the magnetic force of a member that rotates with the rotor 52.
- the detection unit 361 is attached to the control board 35. Since the detection unit 361 is directly attached to the control board 35, the connector and wiring for connecting the detection unit 361 and the control board 35 are not required, and the motor unit 3 can be easily miniaturized.
- the motor rotation detection unit 36 having such a magnet and a Hall IC, various ones can be appropriately used. Further, the motor rotation detection unit 36 is not limited to the one having a magnet and a Hall IC. Further, a sensor other than the Hall IC can be used as the detection unit 361. For example, a resolver or an optical sensor can be used as the detection unit 361.
- a control board 35 having a control unit for controlling the motor 5 is arranged in the case 4.
- the control unit has, for example, a microcomputer, and controls the operation of each element by executing a program stored in a storage unit such as a ROM (Read Only Memory).
- a storage unit such as a ROM (Read Only Memory).
- Various such control units can be appropriately used, and detailed description thereof will be omitted.
- the control unit controls the rotational force from the motor 5 based on the torque detected by the torque detection unit 33 and the rotation speed detected by the input shaft rotation detection unit 34.
- the deceleration mechanism 9 since the deceleration mechanism 9 has only a pair of gears that mesh with each other, the power transmission efficiency of the deceleration mechanism 9 is unlikely to decrease, the quietness is easily improved, and the case 4 (motor unit). It is easy to reduce the size of 3) and the electric bicycle 1. In particular, by downsizing the case 4, the distance between the so-called rear center from the center of the rear wheel 112 to the axis 600 of the input shaft body 60 can be shortened, and the electric bicycle 1 can be easily handled.
- the rotary shaft support bearing 551 that supports the rotary shaft 51 is located on the left side (opposite side of the sprocket 191 on the front side) of the first bearing 45 that supports the input shaft body 60. It was located.
- the rotary shaft support bearing 551 is located at a position overlapping with the first bearing 45 in the axis 600 direction. This makes it easier to flatten the left side surface of the case 4 for simplicity.
- the rotating body 341 attached to the input shaft 6 is located on the left side of the torque detection unit 33.
- the rotating body 346 attached to the input shaft 6 is located on the right side of the torque detection unit 33.
- the battery 15 was exposed as a part of the surface of the lower pipe 103.
- the battery 15 is built in the lower pipe 103, and the battery 15 is less likely to be stolen.
- the battery 15 is provided in the lower pipe 103.
- the battery 15 is built in the vertical pipe 104.
- the wiring connected to the battery 15 is connected to the connector 37 included in the motor unit 3.
- the connector 37 is formed at the upper end of the case 4.
- the degree of freedom in design of the lower pipe 103 is improved. Further, since the battery 15 is built in the vertical pipe 104, it is unlikely to be stolen.
- the battery 15 is provided in the lower pipe 103.
- the battery 15 is built in the upper pipe 102.
- the degree of freedom in design in the lower pipe 103 is improved. Further, since the battery 15 is built in the upper pipe 102, it is less likely to be stolen.
- the motor unit 3 of the seventh embodiment will be described with reference to FIG. Since the motor unit 3 of the seventh embodiment is almost the same as the motor unit 3 of the first embodiment, the same parts will be omitted and mainly different parts will be described.
- the battery 15 is provided in the lower pipe 103.
- the battery 15 is provided on the hub of the front wheel 111. This improves the degree of freedom in design in the frame 10.
- the rotating shaft 51 of the motor 5 is located above the axis 600 and behind the axis 600 in the traveling direction of the electric bicycle 1.
- the rotating shaft 51 of the motor 5 is located above the axis 600 and ahead of the axis 600 in the traveling direction of the electric bicycle 1.
- the wiring connected to the battery 15 is connected to the connector 37 of the motor unit 3.
- the connector 37 is formed on the side portion of the case 4.
- the rotating shaft 51 of the motor 5 is located above the axis 600 and behind the axis 600 in the traveling direction of the electric bicycle 1.
- the rotating shaft 51 of the motor 5 is located above the axis 600 and ahead of the axis 600 in the traveling direction of the electric bicycle 1.
- the motor unit 3 has a terminal 38 connected to a battery 15 for supplying electric power to the motor unit 3.
- the battery 15 can be directly connected to the terminal 38 of the motor unit 3, and the wiring for connecting the battery 15 and the motor unit 3 becomes unnecessary.
- the motor unit 3 can be miniaturized. Further, when the terminal 38 does not fit inside the outer shell of the sprocket 191 in the direction of the axis 600, the possibility that the user's hand interferes with the sprocket 191 when the battery 15 is attached can be reduced.
- a one-way clutch may be arranged between the input body 7 and the output body 8.
- the one-way clutch transmits this rotational force to the output body 8 when a rotational force in the acceleration direction is applied to the input body 7, and transfers this rotational force to the output body 8 when a rotational force in the direction opposite to the acceleration direction is applied. Do not communicate to. Further, when the output body 8 is subjected to the rotational force in the acceleration direction, the one-way clutch does not transmit this rotational force to the input body 7.
- a one-way clutch may be arranged between the input shaft 6 and the input body 7.
- the one-way clutch transmits this rotational force to the input body 7 when the rotational force in the acceleration direction is applied to the input shaft 6, and inputs this rotational force when the rotational force in the direction opposite to the acceleration direction is applied. Does not transmit to body 7. Further, when the input body 7 is subjected to the rotational force in the acceleration direction, the one-way clutch does not transmit this rotational force to the input shaft 6.
- the one-way clutch is arranged between the input body 7 and the output body 8 or between the input body 6 and the input body 7, the input shaft 6 rotates even if the sprocket 191 rotates in the acceleration direction. There is nothing to do. Therefore, it is useful when the electric bicycle is driven only by the driving force of the motor 5.
- the case where the electric bicycle is driven only by the driving force of the motor 5 includes, for example, push-walking control (walk mode).
- the motor unit (3) of the first aspect includes a case (4), a motor (5) housed in the case (4), and inputs. It includes a shaft (6), an output body (8), and a deceleration mechanism (9).
- the input shaft (6) is rotatably arranged around the axis (600) through the case (4) in the axis (600) direction.
- the output body (8) is rotatably arranged in the case (4) around the axis (600).
- the deceleration mechanism (9) is housed in the case (4), decelerates the rotation of the motor (5), and transmits the rotation to the output body (8).
- the deceleration mechanism (9) has only a pair of gears that mesh with each other.
- the power transmission efficiency in the deceleration mechanism (9) is unlikely to decrease, the quietness is easily improved, and the case (4) is easily miniaturized.
- the second aspect can be realized in combination with the first aspect.
- the motor (5) is an inner rotor type motor.
- the motor (5) can be configured by a widely used inner rotor type motor.
- the motor unit (3) further comprises a sprocket (191) attached to the output body (8).
- the outer shell of the case (4) fits inside the outer shell of the sprocket (191) in the axial view of the axis (600).
- the appearance of the electric bicycle (1) having the motor unit (3) is improved, and the degree of freedom in designing the electric bicycle (1) is improved.
- the fourth aspect can be realized by combining with any one of the first to third aspects.
- the diameter (531) of the stator (53) included in the motor (5) is 80 mm or less.
- the fifth aspect can be realized by combining with any one of the first to third aspects.
- the diameter (531) of the stator (53) included in the motor (5) is 70 mm or less.
- the sixth aspect can be realized by combining with any one of the first to fifth aspects.
- the pitch (511) between the rotation shaft (51) and the output body (8) of the motor (5) is 60 mm or less.
- the seventh aspect can be realized by combining with any one of the first to fifth aspects.
- the pitch (511) between the rotation shaft (51) and the output body (8) of the motor (5) is 55 mm or less.
- the deceleration mechanism (9) has a drive-side gear that rotates integrally with the rotating shaft (51) of the motor (5) and a driven-side gear that rotates integrally with the output body (8). 90) and.
- the diameter (901) of the driven gear (90) is 110 mm or less.
- the eighth aspect it becomes easy to miniaturize the deceleration mechanism (9) and the motor unit (3).
- the ninth aspect can be realized by combining with any one of the first to seventh aspects.
- the deceleration mechanism (9) has a drive-side gear that rotates integrally with the rotating shaft (51) of the motor (5) and a driven-side gear that rotates integrally with the output body (8). 90) and.
- the diameter (901) of the driven gear (90) is 95 mm or less.
- the ninth aspect it becomes easier to downsize the deceleration mechanism (9) and the motor unit (3).
- the tenth aspect can be realized by combining with any one of the first to ninth aspects.
- the deceleration mechanism (9) has a drive-side gear that rotates integrally with the rotating shaft (51) of the motor (5) and a driven-side gear that rotates integrally with the output body (8). 90) and.
- the number of teeth of the gear on the drive side is (9) or less.
- the reduction ratio due to the meshing of the drive side gear and the driven side gear (90) can be made large, and it becomes easy to achieve the desired reduction ratio even in the one-step deceleration, and the reduction mechanism (9). ) And the motor unit (3) can be easily miniaturized.
- the eleventh aspect can be realized by combining with any one of the first to ninth aspects.
- the deceleration mechanism (9) has a drive-side gear that rotates integrally with the rotating shaft (51) of the motor (5) and a driven-side gear that rotates integrally with the output body (8). 90) and.
- the number of teeth of the gear on the drive side is (4) or less.
- the reduction ratio due to the meshing of the drive side gear and the driven side gear (90) can be further increased, and the desired reduction ratio can be easily achieved even in the one-step deceleration, and the reduction mechanism ( It becomes easier to reduce the size of 9) and the motor unit (3).
- the twelfth aspect can be realized by combining with any one of the first to eleventh aspects.
- the deceleration mechanism (9) has a drive-side gear that rotates integrally with the rotating shaft (51) of the motor (5) and a driven-side gear that rotates integrally with the output body (8). 90) and. At least a part of the driven gear (90) is made of resin.
- the wear of the driven gear (90) is easily suppressed, and the noise during driving is easily suppressed.
- the thirteenth aspect can be realized in combination with the twelfth aspect.
- the resin is a polyacetal resin.
- the wear of the driven gear (90) is easily suppressed, and the noise during driving is easily suppressed.
- the fourteenth aspect can be realized by combining with any one of the first to thirteenth aspects.
- the deceleration mechanism (9) has a drive-side gear that rotates integrally with the rotating shaft (51) of the motor (5) and a driven-side gear that rotates integrally with the output body (8). 90) and. Whether the surface of the gear on the drive side is shot peened, air blasted, plated, tooth grinded, tumbled, or forged. Is or has a coating.
- the surface roughness of the surface of the drive side gear is improved and the slipperiness of the surface of the drive side gear is increased, so that between the drive side gear and the driven side gear (90).
- the frictional resistance of the gear (90) is reduced, noise during driving is easily suppressed, and wear of the driven gear (90) is easily suppressed.
- the motor unit (3) further includes a control board (35) and a motor rotation detection unit (36).
- the control board (35) has a control unit that controls the motor (5).
- the motor rotation detection unit (36) detects the rotation speed of the rotor (52) included in the motor (5).
- the motor rotation detection unit (36) is provided on the control board (35).
- the connector and wiring for connecting the motor rotation detection unit (36) and the control board (35) are not required, and the motor unit (3) can be easily miniaturized.
- the motor unit (3) further includes a control board (35) and an input shaft rotation detection unit (34).
- the control board (35) has a control unit that controls the motor (5).
- the input shaft rotation detection unit (34) detects the rotation speed of the input shaft (6).
- the input shaft rotation detection unit (34) is provided on the control board (35).
- the connector and wiring for connecting the input shaft rotation detection unit (34) and the control board (35) are not required, and the motor unit (3) can be easily miniaturized.
- the motor unit (3) further includes a torque detecting unit (33).
- the torque detection unit (33) is arranged along the surface of the input shaft (6) and detects the torque applied to the input shaft (6).
- the output body (8) and the input shaft (6) are fitted to each other by fitting portions (72) and (81) including spline portions or serration portions.
- the torque and the bending moment from the output body (8) are difficult to be transmitted to the input shaft (6), the torque from the input shaft (6) is detected from the output body (8). Not easily affected by torque and bending moment.
- the motor unit (3) further includes a sprocket (191), a torque detection unit (33), an input shaft rotation detection unit (34), and a rotating body (341).
- the sprocket (191) is attached to the output body (8) on either side of the axis (600) direction.
- the torque detection unit (33) is arranged along the surface of the input shaft (6) and detects the torque applied to the input shaft (6).
- the input shaft rotation detection unit (34) detects the rotation speed of the input shaft (6).
- the rotating body (341) is for causing the input shaft rotation detection unit (34) to detect the rotation speed of the input shaft (6), and the input shaft (6) is rotated integrally with the input shaft (6). Attached to.
- the rotating body (341) is located on the side opposite to the side on which the sprocket (191) is located with respect to the torque detection unit (33) in the axis (600) direction.
- the rotating body (341) can be arranged at a position away from the sprocket (191), and the degree of freedom in design is improved.
- the motor unit (3) further includes a sprocket (191), a torque detection unit (33), an input shaft rotation detection unit (34), and a rotating body (341).
- the sprocket (191) is attached to the output body (8) on either side of the axis (600) direction.
- the torque detection unit (33) is arranged along the surface of the input shaft (6) and detects the torque applied to the input shaft (6).
- the input shaft rotation detection unit (34) detects the rotation speed of the input shaft (6).
- the rotating body (341) is for causing the input shaft rotation detection unit (34) to detect the rotation speed of the input shaft (6), and the input shaft (6) is rotated integrally with the input shaft (6). Attached to.
- the rotating body (341) is located on the side where the sprocket (191) is located with respect to the torque detection unit (33) in the axis (600) direction.
- the rotating body (341) can be arranged at a position close to the sprocket (191), and the degree of freedom in design is improved.
- the twentieth aspect can be realized by combining with any one of the first to nineteenth aspects.
- the pair of gears included in the speed reduction mechanism (9) are helical gears.
- the durability of the pair of gears included in the deceleration mechanism (9) is improved, the meshing ratio is improved, and the quietness is improved.
- the 21st aspect can be realized by combining with any of the 1st to 20th aspects.
- the motor unit (3) has a terminal (38) connected to a battery (15) for supplying electric power to the motor unit (3).
- the wiring connecting the battery (15) and the motor unit (3) becomes unnecessary.
- the 22nd aspect can be realized by combining with any of the 1st to 21st aspects.
- the electric bicycle (1) includes the motor unit (3) of any one of the first to the 21st aspects.
- the power transmission efficiency in the deceleration mechanism (9) is unlikely to decrease, the quietness is easily improved, and the case (4) is easily miniaturized.
- the 23rd aspect can be realized in combination with the 22nd aspect.
- the rotation axis (51) of the motor (5) is located above the axis (600) and behind the axis (600) in the traveling direction of the electric bicycle (1).
- the 24th aspect can be realized in combination with the 22nd aspect.
- the rotation axis (51) of the motor (5) is located below the axis (600).
- the degree of freedom in design is improved.
- the electric bicycle (1) has a battery (15) for supplying electric power to the motor unit (3), and an upper pipe (102), a lower pipe (103), and a standing pipe (104).
- a frame (10) is provided.
- the battery (15) is built in the vertical pipe (104).
- the degree of freedom in design of the lower pipe (103) is improved.
- the electric bicycle (1) has a battery (15) for supplying electric power to the motor unit (3), and an upper pipe (102), a lower pipe (103), and a standing pipe (104).
- a frame (10) is provided.
- the battery (15) is built in the upper pipe (102).
- the degree of freedom in design in the lower pipe (103) is improved.
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Abstract
減速機構における動力伝達効率が低下しにくく、静音性を向上しやすく、ケースの小型化を図りやすいモータユニット及び電動自転車を提供することを目的とする。モータユニット(3)は、ケース(4)と、ケース(4)内に収容されるモータ(5)と、入力軸(6)と、出力体(8)と、減速機構(9)と、を備える。入力軸(6)は、軸線(600)方向にケース(4)を貫通して軸線(600)回りに回転可能に配置される。出力体(8)は、軸線(600)回りに回転可能にケース(4)に配置される。減速機構(9)は、ケース(4)内に収容され、モータ(5)の回転を減速して出力体(8)に伝達する。減速機構(9)は、互いに噛み合う歯車の対を一対のみ有する。
Description
本開示は、モータユニット及び電動自転車に関する。
従来、モータ駆動ユニットを搭載した電動アシスト自転車が知られている(例えば特許文献1参照)。特許文献1が開示するモータ駆動ユニットは、ユニットケースと、モータと、クランク軸と、スプロケットに嵌め込まれる連動体と、減速機構と、を備えている。
減速機構としては、モータの回転軸と一体に回転する歯部及びこれと噛み合う大径歯車部からなる対と、大径歯車部と一体に回転する小径歯車部及びこれと噛み合う連動体の大径歯車部からなる対の二つの歯車の対が設けられている。
上述したような電動アシスト自転車においては、減速機構が歯車の対を二対有するいわゆる二段減速により減速するものであるため、減速機構における動力伝達効率が低下しやすく、静音性が低下しやすく、ユニットケースの小型化を図りにくい、という問題があった。
本開示は上記従来の問題点に鑑み、減速機構における動力伝達効率が低下しにくく、静音性を向上しやすく、ケースの小型化を図りやすいモータユニット及び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、一形態のモータユニットは、ケースと、前記ケース内に収容されるモータと、入力軸と、出力体と、減速機構と、を備える。前記入力軸は、軸線方向に前記ケースを貫通して前記軸線回りに回転可能に配置される。前記出力体は、前記軸線回りに回転可能に前記ケースに配置される。前記減速機構は、前記ケース内に収容され、前記モータの回転を減速して前記出力体に伝達する。前記減速機構は、互いに噛み合う歯車の対を一対のみ有する。
上記課題を解決するために、一形態の電動自転車は、前記モータユニットを備えている。
本開示は、モータユニット及び二輪車に関し、更に詳しくは、ケースと、モータと、出力体と、減速機構と、を備えるモータユニット及びこのモータユニットを備えた電動アシスト自転車、電動バイク等の電動自転車に関する。
以下、本開示のモータユニット及び電動自転車の第一実施形態について、図1~図4に基づいて説明する。
図1に示すように、電動自転車1は、フレーム10と、車輪11と、モータユニット3と、を備える。なお、電動自転車1については、設計上、進行方向が決まっている。以下の説明において、進行方向を前方とするとともにその反対方向を後方とし、鉛直方向を下方とするとともにその反対方向を上方とする。また、図2に示すように、左方及び右方については、前方を向いた状態での左方及び右方とする。
図1に示すように、フレーム10は、電動自転車1を運転する者(以下、運転者とする)を支持する。フレーム10及び運転者の荷重は、車輪11を構成する前輪111及び後輪112を介して地面に支持される。
フレーム10は、ヘッドパイプ101、上パイプ102、下パイプ103、立パイプ104、シートステー105、チェーンステー106及びブラケット2を有する。フレーム10は、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属により形成されるが、非金属を一部に含んでもよい。また、フレーム10全体が非金属により形成されてもよく、フレーム10の材質は特に限定されない。
ヘッドパイプ101は、概ね上下方向に開口する筒状部材である。なお、ここでいう概ね上下方向とは、鉛直方向と30度程度以下の角度をなす方向を意味するものとする。ヘッドパイプ101には、ハンドルポスト12が上下に貫通するように挿入される。ハンドルポスト12は、ヘッドパイプ101に対して軸線方向回りに回転可能に挿入される。ハンドルポスト12の下端部には、フロントフォーク121が形成される。フロントフォーク121には、前輪111が回転可能に取り付けられる。ハンドルポスト12の上端部には、ハンドルバー122が固定される。ハンドルバー122には、電動の入切等を行うための手元操作部と、後輪112が有する変速機構による速度変更を行うための変速操作部と、が設けられる。
上パイプ102は、ヘッドパイプ101より概ね後方に延びる筒状部材である。上パイプ102は、必ずしも直線状でなくてもよい。なお、ここでいう概ね後方とは、後方と40度程度以下の角度をなす方向を意味するものとする。上パイプ102の前端部は、ヘッドパイプ101の後方側の側壁に、溶接等により固定される。上パイプ102の後端部は、立パイプ104に固定される。
立パイプ104は、概ね上下方向に開口する筒状部材である。立パイプ104の上端部近傍の前方側の側壁に、上パイプ102の後端部が溶接等により固定される。立パイプ104の上端部の開口には、サドル13より下方に延びる軸が挿入される。この軸が立パイプ104に固定されることにより、サドル13が立パイプ104に固定される。立パイプ104の下端部には、ブラケット2が固定される。
下パイプ103は、ヘッドパイプ101より概ね後方の斜め下方に延びる筒状部材である。上パイプ102は、必ずしも直線状でなくてもよい。なお、ここでいう概ね後方の斜め下方とは、後方よりも下側であって、かつ、ヘッドパイプ101が延びる方向よりも下側に傾いた方向を意味するものとする。下パイプ103の前端部は、ヘッドパイプ101の後方側の側壁のうち、上パイプ102が固定される部分よりも下側の部分に、溶接等により固定される。下パイプ103の後端部には、ブラケット2が固定される。ブラケット2は、フレーム10の一部であり、モータユニット3を支持する。
ブラケット2の下側にモータユニット3が固定され、モータユニット3はブラケット2に支持される。ブラケット2の内面とモータユニット3の外面との間に、配線空間が形成される。
ブラケット2の前端部には、下パイプ103の後端部が、嵌合(焼嵌めを含む)、締結又は溶接等により固定される。ブラケット2の前後方向における中間部には、立パイプ104の下端部が、嵌合(焼嵌めを含む)、締結又は溶接等により固定される。ブラケット2の後端部には、チェーンステー106の前端部が、嵌合(焼嵌めを含む)、締結又は溶接等により固定される。チェーンステー106は、ブラケット2より概ね後方に延びる二本の中空又は中実の部材である。第一実施形態では、ブラケット2の後端部に筒状をしたチェーンステー106の前端部が溶接により固定されている。
上パイプ102の後端部に、シートステー105の前端部が、嵌合(焼嵌めを含む)、締結又は溶接等により固定される。シートステー105は、立パイプ104の上端部近傍より概ね後方に延びる二本の中空又は中実の部材である。第一実施形態では、筒状をしたシートステー105の前端部が溶接等により固定されている。シートステー105の後端部はチェーンステー106の後端部に固定されており、この部分に後輪112が回転可能に取り付けられる。
また、ブラケット2及び下パイプ103は、モータユニット3に電力を供給するためのバッテリ15が装着されるバッテリ装着部16を有する。また、バッテリ装着部16は、バッテリ15の下端部に形成される給電用又は信号用の複数のバッテリ端子と電気的にそれぞれ接続される複数の端子を有する。複数の端子には、それぞれ配線の一端が電気的に接続される。
また、下パイプ103及び配線空間内には、変速操作部と変速機構とをつなぐ変速ワイヤやブレーキワイヤが通される。
以下、モータユニット3について図2及び図3に基づいて説明する。モータユニット3は、ケース4と、モータ5と、入力軸6と、入力体7と、出力体8と、減速機構9と、を備える。
ケース4は、モータユニット3の外殻を構成する。ケース4は、内部に形成される収容空間に、減速機構9等の機器を収容する。ケース4は、主にアルミニウム、ステンレス鋼、マグネシウム合金等の金属により形成されるが、非金属が用いられてもよく、ケース4の材質は特に限定されない。
ケース4は、左側に位置する第1分割体41と、右側に位置する第2分割体42と、に分割されている。第1分割体41と第2分割体42とが組み合わされて、ケース4が構成される。
第2分割体42は、内部の収容空間が左方に開放される。第1分割体41と第2分割体42とは、それぞれの収容空間が連続するように左右から合わせられて、ボルトよりなる締結部材43により互いに固定される。第1分割体41と第2分割体42とが互いに固定されて、ケース4が構成される。なお、ケース4の大きさ、形状及び厚み等は、特に限定されない。また、ケース4の内部に形成される収容空間は、密閉されてもよいし、密閉されなくてもよい。
モータ5は、ケース4に取り付けられる。更に詳しくは、モータ5は、主に第1分割体41に収容される。モータ5は、ケース4内に収容される。モータ5は、回転軸51と、回転軸51と一体に回転するロータ52と、ステータ53と、を有する。モータ5は、回転軸51の径方向外側にステータ53が位置するインナーロータ方式である。なお、モータ5として、アキシャルギャップ方式のモータを採用してもよい。回転軸51は、その回転の中心軸が軸線600と平行となるように、回転可能に収容される。回転軸51は、ステータ53から一方に突出しており、突出した部分の外面に減速機構9と噛み合う歯部54が形成されている。回転軸51の突出した部分及びその外面に形成される歯部54により、回転軸51と一体に回転する歯車が構成される。回転軸51の両端部はそれぞれ、第1分割体41に配置された回転軸支持軸受551と、第2分割体42に配置された回転軸支持軸受552と、に支持される。なお、回転軸51には、回転軸支持軸受552と第2分割体42との間に位置する波形座金553が設けられている。この波形座金553が設けられることにより、回転軸51のがたつきを防止することができ、更には、モータユニット3の静粛性を向上させることができる。
ステータ53の直径531は、80mm以下となるように形成されることが好ましい。これにより、モータ5の小型化及びモータユニット3の小型化を図りやすくなる。また、ステータ53の直径531は、70mm以下となるように形成されることが更に好ましく、これにより、モータ5の小型化及びモータユニット3の小型化をより一層図りやすくなる。また、ステータ53の直径531は、回転軸51の外径(直径)以上となるように形成されることが好ましく、これにより、モータ5の回転軸51より得られるトルクを安定させることができる。例えば、回転軸51の外径は8mmである。
入力軸6は、軸線600方向(第一実施形態では左右方向)にケース4を貫通して、入力軸6の軸線600回りに回転可能に配置される。入力軸6は、入力軸体60と、入力体7と、を有する。入力軸体60は、第一実施形態では中実部材により構成されているが、中空部材により構成されてもよい。
ケース4は、入力軸体60を回転可能に支持する第1軸受45を、軸線600方向の一端側(第一実施形態では左端側)に有する。第1分割体41には、入力軸体60が通る入力軸孔411が形成されており、この入力軸孔411に、第1軸受45が配置されている。第一実施形態では、第1軸受45は、ボールベアリングにより構成される。なお、第1軸受45としては、ころ軸受等の他の様々な軸受も利用可能であり、ボールベアリングに限定されない。
また、ケース4は、出力体8を回転可能に支持する第2軸受46を軸線600方向の他端側(第一実施形態では右端側)に有する。第2分割体42には、入力軸体60が通る入力軸孔421が形成されており、この入力軸孔421に、第2軸受46が配置されている。第一実施形態では、入力軸体60は出力体8を介して間接的に第2軸受46に支持される。第一実施形態では、第2軸受46は、ボールベアリングにより構成される。なお、第2軸受46としては、ころ軸受等の他の様々な軸受も利用可能であり、ボールベアリングに限定されない。
入力軸体60の端部には、図1に示すように、クランクアーム18の一端側が固定される。クランクアーム18の他端側には、ペダル181が回転可能に取り付けられる。電動自転車1の運転者は、ペダル181を漕ぐことにより、入力軸体60に人力の回転力を伝えることができる。
図2に示すように、入力体7は、入力軸体60の外周面に沿って配置され、入力軸体60と一体に回転する。入力体7は、筒状をした部材で、その軸線600方向が左右方向を向き、入力軸体60と同芯状に配置される。入力体7の左右方向の長さは、入力軸体60の左右方向の長さよりも短い。入力体7と入力軸体60は、軸線600方向の一部に、軸線600回りに相対的に回転不能となるように互いに嵌合する嵌合部71、61を有する。第一実施形態では、入力体7の左端部とこの部分に対応する入力軸体60に、スプライン部又はセレーション部等からなる嵌合部71、61が形成されている。嵌合部71、61は、雄ねじおよび雌ねじによって嵌合する構成であっても良い。
更に第一実施形態では、入力体7は、入力軸体60に連結される。入力体7と入力軸体60との間に隙間70が形成されている。これにより、筒状をした入力体7の内部へ入力軸体60を挿入しやすくなっている。
出力体8は、入力軸体60の外周面に沿って軸線600回りに回転可能に配置され、軸線600方向にケースを貫通している。出力体8は、入力体7から回転力を受ける。入力体7及び出力体8は、入力体7と出力体8とが一体的に回転するように連結する連結部を有する。入力体7の外周面に、周方向に並設される凹凸からなるスプライン部からなる嵌合部72が形成される。同様に、出力体8の内周面に、周方向に並設され、スプライン部からなる嵌合部72と噛み合う凹凸からなるスプライン部からなる嵌合部81が形成される。嵌合部72及び嵌合部81により、連結部が構成される。
出力体8は、概ね筒状をした部材で、その軸線600方向が左右方向を向き、入力軸体60と同芯状に配置される。出力体8の左右方向の長さは、入力軸体60の左右方向の長さよりも短い。出力体8の右端部は、第2分割体42に形成された入力軸孔421を通ってケース4外に突出している。出力体8は、第2分割体42に配置された第2軸受46に支持されている。出力体8は、入力軸体60及び入力体7とともに回転軸ユニット30を構成する。回転軸ユニット30は、第1軸受45及び第2軸受46を介して、ケース4に支持される。
モータ5の回転軸51が、軸線600の上方でかつ軸線600よりも電動自転車1の進行方向の後方に位置することが好ましい。これにより、ケース4を立パイプ104に沿わせやすくなる。なお、モータ5の回転軸51が、軸線600の下方に位置してもよい。この場合、電動自転車1の重心を低くすることができ、安定性を高めることができる。また後述する立パイプ104にバッテリ15を内蔵する構成において、立パイプ104内の収容空間を確保し易くなる。
モータ5の回転軸51と出力体8との間のピッチ511は、60mm以下となるように形成されることが好ましい。ピッチ511は、回転軸51の回転中心となる軸線と、出力体8の回転中心となる軸線(軸線600)との間の距離をいう。ピッチ511が60mm以下となるように形成されることにより、ケース4(モータユニット3)の小型化を図りやすくなる。また、ピッチ511は、55mm以下となるように形成されることが更に好ましく、これにより、ケース4(モータユニット3)の小型化をより一層図りやすくなる。また、ピッチ511は、50mm以下となるように形成されることが更に好ましく、これにより、ケース4(モータユニット3)の小型化をより一層図りやすくなる。また、ピッチ511は、45mm以下となるように形成されることが更に好ましく、これにより、ケース4(モータユニット3)の小型化をより一層図りやすくなる。また、ピッチ511は、入力軸6の外径(直径)以上とるように形成されることが好ましい。これにより、減速機構9において適切な減速比を設定することができる。
出力体8のケース4外に突出した部分には、前側のスプロケット191が取り付けられる。前側のスプロケット191は、軸線600方向のいずれか一方の側において出力体8に取り付けられる。第一実施形態では、前側のスプロケット191は、ロックリング195により出力体8のケース4の右側に突出した部分に固定される。前側のスプロケット191は、出力体8と一体に回転する。また、図1に示すように、後輪112のハブに後側のスプロケット192が固定される。前側のスプロケット191と後側のスプロケット192との間に、チェーン193が掛け回される。
図4に示すように、軸線600方向視において、ケース4の外郭がスプロケット191の外郭内に収まる。これにより、電動自転車1の外観が向上すると共に、電動自転車1の設計上の自由度が向上する。
図2に示すように、嵌合部72及び嵌合部81からなる連結部が入力体7(入力軸6)及び出力体8に形成されることにより、入力軸6と出力体8とが一体的に回転して、入力軸6の回転数と出力体8の回転数が一致する。これにより、入力軸6(入力軸体60及び入力体7)、出力体8及び前側のスプロケット191の軸線600回りの回転における位相が固定される。
また、いわゆるコースターブレーキを採用する場合、このような連結部は有効に機能する。コースターブレーキは、前側のスプロケット191が反加速方向に回転した際の回転力によって、チェーン193を介して後輪112のハブ内でブレーキを掛けるものである。上記構成であれば、入力軸6と出力体8とを一体回転させることができるため、コースターブレーキを円滑に機能させることができる。なお、連結部としての嵌合部72及び嵌合部81は、スプライン部に限定されず、セレーション部により構成されてもよいし、例えば、入力体7及び出力体8の外表面にキー溝が形成され、キー溝にキーが嵌め込まれるものであってもよい。
出力体8には、減速機構9を構成する歯車90が取り付けられる。歯車90は、外周面に、歯部91を有する。歯車90は、出力体8の一部となって出力体8と一体に回転し、モータ5の回転力を受けて、出力体8に回転力を伝達する。第一実施形態では、減速機構9と出力体8との間にワンウェイクラッチ32を備えている。具体的には、歯車90は、ワンウェイクラッチ32を介して出力体8に連結される。ワンウェイクラッチ32は、出力体8の外周に配置され、ワンウェイクラッチ32の回転の中心軸が軸線600上に位置する。これにより、ケース4内の入力軸6及び出力体8から離れた部分にワンウェイクラッチ32を配置する必要がなくなり、ケース4内の入力軸6及び出力体8から離れた部分にスペースを形成しやすい。
ワンウェイクラッチ32は、歯車90に、電動自転車1を進行方向に加速させる方向(以下、加速方向とする)の回転力がモータ5からかかる場合にこの回転力を出力体8に伝達し、加速方向と反対方向の回転力がかかる場合にはこの回転力を出力体8に伝達しない。また、出力体8に、加速方向の回転力がかかる場合にこの回転力を歯車90に伝達しない。
減速機構9は、ケース4内に収容され、モータ5の回転を減速して出力体8に伝達する。減速機構9は、互いに噛み合う歯車の対を一対のみ有する。具体的には、減速機構9は、モータ5が有する回転軸51と一体に回転する駆動側の歯車(回転軸51から突出して歯部54が形成されている部分)と、出力体8と一体に回転する従動側の歯車90と、を備える。減速機構9は、いわゆる一段減速によりモータ5の回転を減速して出力体8に伝達する。
駆動側の歯車の歯数、すなわち、歯部54における歯数は、9以下となるように形成されることが好ましい。これにより、駆動側の歯車と従動側の歯車90の噛み合いによる減速比を大きくとることができ、一段減速においても所望の減速比を達成しやすくなり、減速機構9の小型化及びモータユニット3の小型化を図りやすくなる。また、駆動側の歯車の歯数は、5以下となるように形成されることが更に好ましい。これにより、駆動側の歯車と従動側の歯車90の噛み合いによる減速比を更に大きくとることができ、一段減速においても所望の減速比を達成しやすくなり、減速機構9の小型化及びモータユニット3の小型化をより一層図りやすくなる。また、駆動側の歯車の歯数は、4以下となるように形成されることが更に好ましい。これにより、駆動側の歯車と従動側の歯車90の噛み合いによる減速比を更に大きくとることができ、一段減速においても所望の減速比を達成しやすくなり、減速機構9の小型化及びモータユニット3の小型化をより一層図りやすくなる。
また、駆動側の歯車の表面(歯部54の表面)が、ショットピーニング処理されているか、エアブラスト処理されているか、メッキ処理を施されているか、あるいはコーティングを有することが好ましい。
ショットピーニングには、例えば、ハードショットピーニング、セミハードショットピーニング、WPC処理、二硫化モリブデンショットピーニング、及びシリウス加工が含まれる。駆動側の歯車の表面にショットピーニングを施すことで、駆動側の歯車の表面の面粗さが良化し、駆動側の歯車の表面の滑り性が高まるので、駆動側の歯車と従動側の歯車90との間の摩擦抵抗が低減され、駆動時の騒音が抑制される効果や、従動側の歯車90の摩耗が抑制される効果が得られる。また、駆動側の歯車の耐摩耗性が向上し、駆動側の歯車と従動側の歯車90の噛み合い部分の発熱が抑えられる。
エアブラストには、例えば、#100のメディアを用いたエアブラスト処理と、#400のメディアを用いたエアブラスト処理とが含まれる。駆動側の歯車の表面にエアブラストが施されることで、駆動側の歯車の表面の面粗さが良化し、駆動側の歯車の表面の滑り性が高まるので、駆動側の歯車と従動側の歯車90との間の摩擦抵抗が低減され、駆動時の騒音が抑制される効果や、従動側の歯車90の摩耗が抑制される効果が得られる。
コーティングには、DLC(Diamond-Like Carbon)コーティング、テフロン(登録商標)コーティング、ドライルーブ処理、アルマイト処理、硬質アルマイト処理、二硫化モリブデンコーティング、及び各種のめっき処理が含まれる。各種のめっき処理には、例えば、硬質クロムめっき、電解硬質炭化クロムめっき、三価クロメートめっき、ニッケルめっき、無電解ニッケルめっき、フッ素複合無電解ニッケルめっき、フッ素複合無電解ニッケルめっき、パーカー処理を施すことが含まれる。
駆動側の歯車の表面に上記のコーティングが施されることで、駆動側の歯車の表面の面粗さが良化し、駆動側の歯車の表面の滑り性が高まるので、駆動側の歯車と従動側の歯車90との間の摩擦抵抗が低減され、駆動時の騒音が抑制される効果や、従動側の歯車90の摩耗が抑制される効果が得られる。また、駆動側の歯車は、研磨加工仕上げがされていることが好ましい。研磨加工仕上げされることによって、歯車の表面の面粗度が小さくなり、駆動側の歯車の表面の滑り性が高まる。これにより、駆動側の歯車と従動側の歯車90との間の摩擦抵抗が低減され、駆動時の騒音が抑制される効果や、従動側の歯車90の摩耗が抑制される効果が得られる。
従動側の歯車90は、少なくとも一部が樹脂により形成されていることが好ましい。少なくとも一部が樹脂で形成されることには、少なくとも歯車90の歯部が樹脂で形成されることが含まれる。従動側の歯車90は、樹脂を材料として筒状に成形された歯車である。樹脂は、具体的にはポリアセタールであるが、ナイロン等の他の樹脂を用いることも可能である。
ポリアセタールは、自己潤滑性を有する材料である。従動側の歯車90をポリアセタールで成形することで、従動側の歯車90の摩耗が抑制され、駆動時の騒音が抑制されるという効果や、耐久性が高まるという効果が得られる。
また、一般的に、減速機構に含まれる従動歯車は大径となって重量が嵩む傾向にあるが、第一実施形態では、従動側の歯車90がポリアセタール等の樹脂で成形されていることによって、減速機構9の軽量化が実現され、ひいては電動自転車1の全体の軽量化が実現される。加えて、従動側の歯車90の軽量化によって、従動側の歯車90の回転モーメントが小さくなるので、モータ5によって電動自転車1を駆動させるときの俊敏な動作が実現される。
ここで、従動側の歯車90の材料がナイロンである場合を仮定してこれと比較すると、従動側の歯車90の材料がポリアセタールである場合には、耐久性が一層向上するという利点や、比較的に安価で提供可能になるという利点がある。なお、ポリアセタールは熱に弱く、高温になると耐久性が低下するが、減速機構9が一段減速であるため、二段減速と比較して、従動側の歯車90の回転が遅く高温になりにくく、耐久性が低下しにくい。
ポリアセタールは、その分子構造に基づいてホモポリマーとコポリマーの二種類に分類される。従動側の歯車90の材料には、ホモポリマーとコポリマーのどちらの種類のポリアセタールを用いることも可能である。
従動側の歯車90の直径901は、110mm以下となるように形成されることが好ましい。これにより、減速機構9の小型化及びモータユニット3の小型化を図りやすくなる。また、歯車90の直径901は、95mm以下となるように形成されることが更に好ましく、これにより、減速機構9の小型化及びモータユニット3の小型化をより一層図りやすくなる。また、歯車90の直径901は、80mm以下となるように形成されることが更に好ましく、これにより、減速機構9の小型化及びモータユニット3の小型化をより一層図りやすくなる。また、歯車90の直径901は、回転軸51の直径以上となるように形成されることが好ましい。これにより、歯車90の保持剛性を確保しやすくなり、また、歯車90の倒れを防止すると共に、歯車の静音化・耐久性向上ができる。また、歯車90の外径を小さくすることによっても、はすば歯車のスラスト方向(軸600方向)の荷重による倒れを小さくすることが出来るため、減速機構9の静音化・耐久性を向上することができる。
また、駆動側の歯車及び従動側の歯車90は、はすば歯車であることが好ましい。これにより、平歯車である場合と比較して、耐久性が向上すると共に、噛み合い率が向上して静音性が向上する。
運転者は、電動自転車1のペダル181を漕ぐことにより、入力軸体60に、加速方向の回転力がかかる。入力軸体60が回転すると、入力体7は、入力軸体60と一体に回転する。入力体7の加速方向の回転力は、出力体8に加速方向の回転力がかかり、出力体8及び前側のスプロケット191は加速方向に回転する。前側のスプロケット191が加速方向に回転すると、チェーン193を介して後側のスプロケット192に加速方向の回転力がかかり、後側のスプロケット192及び後輪112が加速方向に回転する。これにより、電動自転車1は進行方向に進行する。
また、電動自転車1が人力で進行方向に進行中に、モータ5からの回転力を補助力として出力体8に加えることができる。以下に詳しく説明する。モータ5の回転軸51が加速方向に回転すると、モータ5の回転軸51と一体に回転する歯車(歯部54)と噛み合う歯車90が加速方向に回転する。歯車90の加速方向の回転力は、ワンウェイクラッチ32を介して出力体8に伝達される。すなわち、出力体8は、入力体7からの人力の回転力と、モータ5からの回転力とが合わさる合力体として機能する。第一実施形態におけるモータユニット3は、いわゆる一軸式のモータユニット3である。
電動自転車1にあっては、入力軸体60にかかっているトルク及び入力軸体60の単位時間当たりの回転数に応じて、モータ5からの回転力が制御される。入力軸体60にかかっているトルクは、トルク検出部33により検出される。トルク検出部33は、入力軸6の表面に沿って配置されて、入力軸6にかかるトルクを検出する。
第一実施形態では、入力体7の外周面に、磁気異方性が付与された磁歪発生部331が形成されている。また、入力体7の外周面の磁歪発生部331が設けられた部分から若干の間隔をあけて、コイル332が配置されている。これらの磁歪発生部331及びコイル332により、トルク検出部33としての磁歪式のトルクセンサが構成されている。このような磁歪式のトルクセンサとしては、様々なものが適宜利用可能である。また、トルク検出部33は、磁歪式のトルクセンサに限定されない。
入力軸体60の単位時間当たりの回転数は、入力軸回転検出部34により検出される。入力軸回転検出部34は、回転軸ユニット30に取り付けられる被検出部344と、回転軸ユニット30以外の部分に固定される検出部345と、を有する。
第一実施形態では、入力軸体60の外周面に、回転体341が取り付けられる。回転体341は、その内周面に入力軸体60の外周面が圧入されることによって取り付けられる。回転体341は、入力軸体60と一体に回転する。回転体341は、入力軸6の径方向に延びる部分の先端に歯部を有する。回転体341の歯部の回転軌道上に、この歯部と噛み合う歯部を有する回転体342が回転可能に取り付けられる。回転体342の歯部の回転軌道上に、この歯部と噛み合う歯部を有する回転体343が回転可能に取り付けられる。回転体343は、入力軸6の軸線600方向に延びており、その先端に、被検出部344として、周方向に一定間隔で配置された磁石を有する。回転体341~343は、入力軸6の回転数を入力軸回転検出部34に検出させるためのものである。
更に、検出部345として、被検出部344である磁石の回転軌道に対応する位置に、磁石の磁力を検知するホールICが配置されている。検出部345は、後述する制御基板35に取り付けられる。検出部345が制御基板35に直接取り付けられることにより、検出部345と制御基板35とを接続するコネクタや配線が不要となり、モータユニット3の小型化を図りやすくなる。
なお、このような磁石及びホールICを有する入力軸回転検出部34としては、様々なものが適宜利用可能である。また、入力軸回転検出部34は、磁石及びホールICを有するものに限定されない。
回転体341は、軸線600方向において、トルク検出部33を基準としてスプロケット191が位置する側と反対の側に位置する。図2に即していえば、トルク検出部33を基準とした場合、スプロケット191が右側に位置するのに対して、回転体341は左側に位置している。これにより、回転体341をスプロケット191から離れた位置に配置することができて、設計上の自由度が向上する。
モータユニット3は、更に、ロータ52の回転数を検出するモータ回転検出部36を有する。モータ回転検出部36は、検出部361を有する。検出部361として、モータ5のロータ52の回転軌道に対応する位置に、ロータ52の磁力を検知するホールICが配置されている。なお、ホールICが検知する磁力は、ロータ52自体の磁力でもよいし、ロータ52と共に回転する部材の磁力でもよい。検出部361は、制御基板35に取り付けられる。検出部361が制御基板35に直接取り付けられることにより、検出部361と制御基板35とを接続するコネクタや配線が不要となり、モータユニット3の小型化を図りやすくなる。
なお、このような磁石及びホールICを有するモータ回転検出部36としては、様々なものが適宜利用可能である。また、モータ回転検出部36は、磁石及びホールICを有するものに限定されない。また、検出部361として、ホールIC以外のセンサを用いることもできる。例えば、検出部361としてレゾルバや光学式センサを用いることができる。
モータユニット3は、ケース4内に、モータ5を制御する制御部を有する制御基板35が配置される。制御部は、例えばマイクロコンピュータを有し、ROM(Read Only Memory)等の記憶部に記憶されたプログラムを実行することで、各要素の動作を制御する。このような制御部は、様々なものが適宜利用可能であり、詳細な説明は省略する。制御部は、トルク検出部33により検出されたトルク及び入力軸回転検出部34により検出された回転数に基いて、モータ5からの回転力を制御する。
第一実施形態の電動自転車1においては、減速機構9が互いに噛み合う歯車の対を一対のみ有するため、減速機構9における動力伝達効率が低下しにくく、静音性を向上しやすく、ケース4(モータユニット3)の小型化及び電動自転車1の小型化を図りやすい。特に、ケース4を小型化することにより、後輪112の中心から入力軸体60の軸線600までのいわゆるリア-センター間の距離を短くできて、電動自転車1の取り回しがしやすくなる。
次に、第二実施形態のモータユニット3について、図5に基いて説明する。なお、第二実施形態のモータユニット3は、第一実施形態のモータユニット3と大部分において同じであるため、同じ部分については説明を省略し、主に異なる部分について説明する。
第一実施形態では、図2に示すように、回転軸51を支持する回転軸支持軸受551は、入力軸体60を支持する第1軸受45よりも左側(前側のスプロケット191と反対側)に位置していた。これに対して、第二実施形態では、回転軸支持軸受551は、軸線600方向において、第1軸受45と重なる位置に位置している。これにより、ケース4の左側の側面を平坦にして簡素にしやすくなる。
次に、第三実施形態のモータユニット3について、図6に基いて説明する。なお、第三実施形態のモータユニット3は、第一実施形態のモータユニット3と大部分において同じであるため、同じ部分については説明を省略し、主に異なる部分について説明する。
第一実施形態では、図2に示すように、入力軸6の回転数を入力軸回転検出部34に検出させるための回転体として、三個の回転体341~343が設けられていた。これに対して、第三実施形態では、図6に示すように、一個の回転体346のみが設けられている。
また、第一実施形態では、図2に示すように、入力軸6に取り付けられる回転体341が、トルク検出部33の左側に位置していた。これに対して、第三実施形態では、図6に示すように、入力軸6に取り付けられる回転体346が、トルク検出部33の右側に位置している。
第三実施形態では、一個の回転体346のみが設けられることにより、ケース4(モータユニット3)の小型化及び電動自転車1の小型化を図りやすい。
次に、第四実施形態のモータユニット3について、図7に基いて説明する。なお、第四実施形態のモータユニット3は、第一実施形態のモータユニット3と大部分において同じであるため、同じ部分については説明を省略し、主に異なる部分について説明する。
第一実施形態では、図2に示すように、バッテリ15は、下パイプ103の表面の一部として露出していた。これに対して、第四実施形態では、図7に示すように、バッテリ15は、下パイプ103に内蔵されており、バッテリ15の盗難に遭いにくい。
次に、第五実施形態のモータユニット3について、図8及び図9に基いて説明する。なお、第五実施形態のモータユニット3は、第一実施形態のモータユニット3と大部分において同じであるため、同じ部分については説明を省略し、主に異なる部分について説明する。
第一実施形態では、図2に示すように、バッテリ15は、下パイプ103に設けられていた。これに対して、第五実施形態では、図8に示すように、バッテリ15は、立パイプ104に内蔵されている。バッテリ15に接続される配線は、図9に示すように、モータユニット3が有するコネクタ37に接続される。コネクタ37は、ケース4の上端部に形成されている。
第五実施形態においては、バッテリ15が立パイプ104に内蔵されていることにより、下パイプ103における設計上の自由度が向上する。また、バッテリ15は、立パイプ104に内蔵されているため、盗難に遭いにくい。
次に、第六実施形態のモータユニット3について、図10に基いて説明する。なお、第六実施形態のモータユニット3は、第一実施形態のモータユニット3と大部分において同じであるため、同じ部分については説明を省略し、主に異なる部分について説明する。
第一実施形態では、図2に示すように、バッテリ15は、下パイプ103に設けられていた。これに対して、第六実施形態では、図10に示すように、バッテリ15は、上パイプ102に内蔵されている。
第六実施形態においては、バッテリ15が上パイプ102に内蔵されていることにより、下パイプ103における設計上の自由度が向上する。また、バッテリ15は、上パイプ102に内蔵されているため、盗難に遭いにくい。
次に、第七実施形態のモータユニット3について、図11に基いて説明する。なお、第七実施形態のモータユニット3は、第一実施形態のモータユニット3と大部分において同じであるため、同じ部分については説明を省略し、主に異なる部分について説明する。
第一実施形態では、図2に示すように、バッテリ15は、下パイプ103に設けられていた。これに対して、第七実施形態では、図11に示すように、バッテリ15は、前輪111のハブに設けられている。これにより、フレーム10における設計上の自由度が向上する。
次に、第八実施形態のモータユニット3について、図12及び図13に基いて説明する。なお、第八実施形態のモータユニット3は、第一実施形態のモータユニット3と大部分において同じであるため、同じ部分については説明を省略し、主に異なる部分について説明する。
第一実施形態では、図2に示すように、モータ5の回転軸51が、軸線600の上方でかつ軸線600よりも電動自転車1の進行方向の後方に位置していた。これに対して、第八実施形態では、図12に示すように、モータ5の回転軸51が、軸線600の上方でかつ軸線600よりも電動自転車1の進行方向の前方に位置している。バッテリ15に接続される配線は、図13に示すように、モータユニット3が有するコネクタ37に接続される。コネクタ37は、ケース4の側部に形成されている。
第八実施形態においては、バッテリ15とモータ5との間の距離を短くしやすくなり、配線の長さを短くしやすくなる。
次に、第九実施形態のモータユニット3について、図14に基いて説明する。なお、第九実施形態のモータユニット3は、第一実施形態のモータユニット3と大部分において同じであるため、同じ部分については説明を省略し、主に異なる部分について説明する。
第一実施形態では、図2に示すように、モータ5の回転軸51が、軸線600の上方でかつ軸線600よりも電動自転車1の進行方向の後方に位置していた。これに対して、第九実施形態では、図14に示すように、モータ5の回転軸51が、軸線600の上方でかつ軸線600よりも電動自転車1の進行方向の前方に位置している。また、モータユニット3は、モータユニット3に電力を供給するためのバッテリ15と接続される端子38を有する。
第九実施形態においては、バッテリ15をモータユニット3の端子38に直接接続することができ、バッテリ15とモータユニット3とを接続する配線が不要となる。なお、軸線600方向視において、端子38がスプロケット191の外郭内に収まる場合、モータユニット3を小型化することができる。また、軸線600方向視において、端子38がスプロケット191の外郭内に収まらない場合、バッテリ15の取り付け時に使用者の手がスプロケット191に干渉する可能性を低減できる。
なお、上記実施形態の変形例として、入力体7と出力体8との間に、ワンウェイクラッチが配置されてもよい。ワンウェイクラッチは、入力体7に加速方向の回転力がかかる場合に、この回転力を出力体8に伝達し、加速方向と反対方向の回転力がかかる場合には、この回転力を出力体8に伝達しない。また、このワンウェイクラッチは、出力体8に、加速方向の回転力がかかる場合に、この回転力を入力体7に伝達しない。
また入力軸6と入力体7との間にワンウェイクラッチが配置されてもよい。この場合、ワンウェイクラッチは、入力軸6に加速方向の回転力がかかる場合に、この回転力を入力体7に伝達し、加速方向と反対方向の回転力がかかる場合にはこの回転力を入力体7に伝達しない。また、このワンウェイクラッチは、入力体7に加速方向の回転力がかかる場合に、この回転力を入力軸6に伝達しない。このように入力体7と出力体8との間、または入力軸6と入力体7との間にワンウェイクラッチが配置した場合、スプロケット191が加速方向に回転したとしても、入力軸6が供回りすることがない。そのため、モータ5の駆動力のみで電動自転車を走行させる場合に有用である。モータ5の駆動力のみで電動自転車を走行させる場合とは、例えば押し歩き制御(ウォークモード)などがある。
以上、述べた実施形態およびその変形例から明らかなように、第1の態様のモータユニット(3)は、ケース(4)と、ケース(4)内に収容されるモータ(5)と、入力軸(6)と、出力体(8)と、減速機構(9)と、を備える。入力軸(6)は、軸線(600)方向にケース(4)を貫通して軸線(600)回りに回転可能に配置される。出力体(8)は、軸線(600)回りに回転可能にケース(4)に配置される。減速機構(9)は、ケース(4)内に収容され、モータ(5)の回転を減速して出力体(8)に伝達する。減速機構(9)は、互いに噛み合う歯車の対を一対のみ有する。
第1の態様によれば、減速機構(9)における動力伝達効率が低下しにくく、静音性を向上しやすく、ケース(4)の小型化を図りやすい。
第2の態様は、第1の態様との組み合わせにより実現され得る。第2の態様では、モータ(5)は、インナーロータ方式のモータである。
第2の態様によれば、広く用いられているインナーロータ方式のモータによりモータ(5)を構成することができる。
第3の態様は、第1又は第2の態様との組み合わせにより実現され得る。第3の態様では、モータユニット(3)は、出力体(8)に取り付けられるスプロケット(191)を更に備える。軸線(600)方向視において、ケース(4)の外郭がスプロケット(191)の外郭内に収まる。
第3の態様によれば、モータユニット(3)を有する電動自転車(1)の外観が向上すると共に、電動自転車(1)の設計上の自由度が向上する。
第4の態様は、第1~第3のいずれかの態様との組み合わせにより実現され得る。第4の態様では、モータ(5)が有するステータ(53)の直径(531)が80mm以下である。
第4の態様によれば、モータ(5)の小型化及びモータユニット(3)の小型化を図りやすくなる。
第5の態様は、第1~第3のいずれかの態様との組み合わせにより実現され得る。第5の態様では、モータ(5)が有するステータ(53)の直径(531)が70mm以下である。
第5の態様によれば、モータ(5)の小型化及びモータユニット(3)の小型化をより一層図りやすくなる。
第6の態様は、第1~第5のいずれかの態様との組み合わせにより実現され得る。第6の態様では、モータ(5)が有する回転軸(51)と出力体(8)との間のピッチ(511)が60mm以下である。
第6の態様によれば、ケース(4)(モータユニット(3))の小型化を図りやすくなる。
第7の態様は、第1~第5のいずれかの態様との組み合わせにより実現され得る。第7の態様では、モータ(5)が有する回転軸(51)と出力体(8)との間のピッチ(511)が55mm以下である。
第7の態様によれば、ケース(4)(モータユニット(3))の小型化をより一層図りやすくなる。
第8の態様は、第1~第7のいずれかの態様との組み合わせにより実現され得る。第8の態様では、減速機構(9)は、モータ(5)が有する回転軸(51)と一体に回転する駆動側の歯車と、出力体(8)と一体に回転する従動側の歯車(90)と、を備えるものである。従動側の歯車(90)の直径(901)が110mm以下である。
第8の態様によれば、減速機構(9)の小型化及びモータユニット(3)の小型化を図りやすくなる。
第9の態様は、第1~第7のいずれかの態様との組み合わせにより実現され得る。第9の態様では、減速機構(9)は、モータ(5)が有する回転軸(51)と一体に回転する駆動側の歯車と、出力体(8)と一体に回転する従動側の歯車(90)と、を備えるものである。従動側の歯車(90)の直径(901)が95mm以下である。
第9の態様によれば、減速機構(9)の小型化及びモータユニット(3)の小型化をより一層図りやすくなる。
第10の態様は、第1~第9のいずれかの態様との組み合わせにより実現され得る。第10の態様では、減速機構(9)は、モータ(5)が有する回転軸(51)と一体に回転する駆動側の歯車と、出力体(8)と一体に回転する従動側の歯車(90)と、を備えるものである。駆動側の歯車の歯数が(9)以下である。
第10の態様によれば、駆動側の歯車と従動側の歯車(90)の噛み合いによる減速比を大きくとることができ、一段減速においても所望の減速比を達成しやすくなり、減速機構(9)の小型化及びモータユニット(3)の小型化を図りやすくなる。
第11の態様は、第1~第9のいずれかの態様との組み合わせにより実現され得る。第11の態様では、減速機構(9)は、モータ(5)が有する回転軸(51)と一体に回転する駆動側の歯車と、出力体(8)と一体に回転する従動側の歯車(90)と、を備えるものである。駆動側の歯車の歯数が(4)以下である。
第11の態様によれば、駆動側の歯車と従動側の歯車(90)の噛み合いによる減速比を更に大きくとることができ、一段減速においても所望の減速比を達成しやすくなり、減速機構(9)の小型化及びモータユニット(3)の小型化をより一層図りやすくなる。
第12の態様は、第1~第11のいずれかの態様との組み合わせにより実現され得る。第12の態様では、減速機構(9)は、モータ(5)が有する回転軸(51)と一体に回転する駆動側の歯車と、出力体(8)と一体に回転する従動側の歯車(90)と、を備えるものである。従動側の歯車(90)の少なくとも一部が樹脂により形成されている。
第12の態様によれば、従動側の歯車(90)の摩耗が抑制されやすくなり、駆動時の騒音が抑制されやすくなる。
第13の態様は、第12の態様との組み合わせにより実現され得る。第13の態様では、樹脂がポリアセタール樹脂である。
第13の態様によれば、従動側の歯車(90)の摩耗が抑制されやすくなり、駆動時の騒音が抑制されやすくなる。
第14の態様は、第1~第13のいずれかの態様との組み合わせにより実現され得る。第14の態様では、減速機構(9)は、モータ(5)が有する回転軸(51)と一体に回転する駆動側の歯車と、出力体(8)と一体に回転する従動側の歯車(90)と、を備えるものである。駆動側の歯車の表面が、ショットピーニング処理されているか、エアブラスト処理されているか、メッキ処理を施されているか、歯研処理されているか、転造仕上げ加工処理されているか、鍛造仕上げ加工処理されているか、あるいはコーティングを有する。
第14の態様によれば、駆動側の歯車の表面の面粗さが良化し、駆動側の歯車の表面の滑り性が高まるので、駆動側の歯車と従動側の歯車(90)との間の摩擦抵抗が低減され、駆動時の騒音が抑制されやすくなり、従動側の歯車(90)の摩耗が抑制されやすくなる。
第15の態様は、第1~第14のいずれかの態様との組み合わせにより実現され得る。第15の態様では、モータユニット(3)は、制御基板(35)と、モータ回転検出部(36)と、を更に備える。制御基板(35)は、モータ(5)を制御する制御部を有する。モータ回転検出部(36)は、モータ(5)が有するロータ(52)の回転数を検出する。モータ回転検出部(36)は、制御基板(35)に設けられている。
第15の態様によれば、モータ回転検出部(36)と制御基板(35)とを接続するコネクタや配線が不要となり、モータユニット(3)の小型化を図りやすくなる。
第16の態様は、第1~第15のいずれかの態様との組み合わせにより実現され得る。第16の態様では、モータユニット(3)は、制御基板(35)と、入力軸回転検出部(34)と、を更に備える。制御基板(35)は、モータ(5)を制御する制御部を有する。入力軸回転検出部(34)は、入力軸(6)の回転数を検出する。入力軸回転検出部(34)は、制御基板(35)に設けられている。
第16の態様によれば、入力軸回転検出部(34)と制御基板(35)とを接続するコネクタや配線が不要となり、モータユニット(3)の小型化を図りやすくなる。
第17の態様は、第1~第16のいずれかの態様との組み合わせにより実現され得る。第17の態様では、モータユニット(3)は、トルク検出部(33)と、を更に備える。トルク検出部(33)は、入力軸(6)の表面に沿って配置されて入力軸(6)にかかるトルクを検出する。出力体(8)と入力軸(6)とは、スプライン部又はセレーション部からなる嵌合部(72)、(81)により互いに嵌合されている。
第17の態様によれば、出力体(8)からのトルク及び曲げモーメントが入力軸(6)に伝達されにくいため、入力軸(6)のトルクを検出するにあたり、出力体(8)からのトルク及び曲げモーメントの影響を受けにくい。
第18の態様は、第1~第17のいずれかの態様との組み合わせにより実現され得る。第18の態様では、モータユニット(3)は、スプロケット(191)と、トルク検出部(33)と、入力軸回転検出部(34)と、回転体(341)と、を更に備える。スプロケット(191)は、軸線(600)方向のいずれか一方の側において出力体(8)に取り付けられる。トルク検出部(33)は、入力軸(6)の表面に沿って配置されて入力軸(6)にかかるトルクを検出する。入力軸回転検出部(34)は、入力軸(6)の回転数を検出する。回転体(341)は、入力軸(6)の回転数を入力軸回転検出部(34)に検出させるためのものであり、入力軸(6)と一体に回転するように入力軸(6)に取り付けられる。回転体(341)は、軸線(600)方向において、トルク検出部(33)を基準としてスプロケット(191)が位置する側と反対の側に位置する。
第18の態様によれば、回転体(341)をスプロケット(191)から離れた位置に配置することができて、設計上の自由度が向上する。
第19の態様は、第1~第17のいずれかの態様との組み合わせにより実現され得る。第19の態様では、モータユニット(3)は、スプロケット(191)と、トルク検出部(33)と、入力軸回転検出部(34)と、回転体(341)と、を更に備える。スプロケット(191)は、軸線(600)方向のいずれか一方の側において出力体(8)に取り付けられる。トルク検出部(33)は、入力軸(6)の表面に沿って配置されて入力軸(6)にかかるトルクを検出する。入力軸回転検出部(34)は、入力軸(6)の回転数を検出する。回転体(341)は、入力軸(6)の回転数を入力軸回転検出部(34)に検出させるためのものであり、入力軸(6)と一体に回転するように入力軸(6)に取り付けられる。回転体(341)は、軸線(600)方向において、トルク検出部(33)を基準としてスプロケット(191)が位置する側に位置する。
第19の態様によれば、回転体(341)をスプロケット(191)に近い位置に配置することができて、設計上の自由度が向上する。
第20の態様は、第1~第19のいずれかの態様との組み合わせにより実現され得る。第20の態様では、減速機構(9)が有する一対の歯車は、はすば歯車である。
第20の態様によれば、減速機構(9)が有する一対の歯車の耐久性が向上すると共に、噛み合い率が向上して静音性が向上する。
第21の態様は、第1~第20のいずれかの態様との組み合わせにより実現され得る。第21の態様では、モータユニット(3)は、モータユニット(3)に電力を供給するためのバッテリ(15)と接続される端子(38)を有する。
第21の態様によれば、バッテリ(15)とモータユニット(3)とを接続する配線が不要となる。
第22の態様は、第1~第21のいずれかの態様との組み合わせにより実現され得る。第22の態様では、電動自転車(1)は、第1~第21のいずれかの態様のモータユニット(3)を備える。
第22の態様によれば、減速機構(9)における動力伝達効率が低下しにくく、静音性を向上しやすく、ケース(4)の小型化を図りやすい。
第23の態様は、第22の態様との組み合わせにより実現され得る。第23の態様では、モータ(5)が有する回転軸(51)が、軸線(600)の上方でかつ軸線(600)よりも電動自転車(1)の進行方向の後方に位置する。
第23の態様によれば、ケース(4)を立パイプ(104)に沿わせやすくなる。
第24の態様は、第22の態様との組み合わせにより実現され得る。第24の態様では、モータ(5)が有する回転軸(51)が、軸線(600)の下方に位置する。
第24の態様によれば、設計上の自由度が向上する。
第25の態様は、第22~第24のいずれかの態様との組み合わせにより実現され得る。第25の態様では、電動自転車(1)は、モータユニット(3)に電力を供給するためのバッテリ(15)と、上パイプ(102)、下パイプ(103)及び立パイプ(104)を有するフレーム(10)と、を備える。バッテリ(15)は、立パイプ(104)に内蔵されている。
第25の態様によれば、バッテリ(15)が立パイプ(104)に内蔵されているため、下パイプ(103)における設計上の自由度が向上する。
第26の態様は、第22~第24の態様との組み合わせにより実現され得る。第26の態様では、電動自転車(1)は、モータユニット(3)に電力を供給するためのバッテリ(15)と、上パイプ(102)、下パイプ(103)及び立パイプ(104)を有するフレーム(10)と、を備える。バッテリ(15)は、上パイプ(102)に内蔵されている。
第26の態様によれば、バッテリ(15)が上パイプ(102)に内蔵されているため、下パイプ(103)における設計上の自由度が向上する。
1 電動自転車
10 フレーム
102 上パイプ
103 下パイプ
104 立パイプ
15 バッテリ
191 前側のスプロケット
3 モータユニット
33 トルク検出部
34 入力軸回転検出部
341 回転体
35 制御基板
36 モータ回転検出部
38 端子
4 ケース
5 モータ
51 回転軸
511 ピッチ
52 ロータ
53 ステータ
531 直径
6 入力軸
600 軸線
8 出力体
9 減速機構
90 従動側の歯車
901 直径
91 歯部
10 フレーム
102 上パイプ
103 下パイプ
104 立パイプ
15 バッテリ
191 前側のスプロケット
3 モータユニット
33 トルク検出部
34 入力軸回転検出部
341 回転体
35 制御基板
36 モータ回転検出部
38 端子
4 ケース
5 モータ
51 回転軸
511 ピッチ
52 ロータ
53 ステータ
531 直径
6 入力軸
600 軸線
8 出力体
9 減速機構
90 従動側の歯車
901 直径
91 歯部
Claims (26)
- ケースと、
前記ケース内に収容されるモータと、
軸線方向に前記ケースを貫通して前記軸線回りに回転可能に配置される入力軸と、
前記軸線回りに回転可能に前記ケースに配置される出力体と、
前記ケース内に収容され、前記モータの回転を減速して前記出力体に伝達する減速機構と、を備え、
前記減速機構は、互いに噛み合う歯車の対を一対のみ有する
モータユニット。 - 前記モータは、インナーロータ方式のモータである
請求項1に記載のモータユニット。 - 前記出力体に取り付けられるスプロケットを更に備え、
前記軸線方向視において、前記ケースの外郭が前記スプロケットの外郭内に収まる
請求項1又は2に記載のモータユニット。 - 前記モータが有するステータの直径が80mm以下である
請求項1~3のいずれか一項に記載のモータユニット。 - 前記モータが有するステータの直径が70mm以下である
請求項1~3のいずれか一項に記載のモータユニット。 - 前記モータが有する回転軸と前記出力体との間のピッチが60mm以下である
請求項1~5のいずれか一項に記載のモータユニット。 - 前記モータが有する回転軸と前記出力体との間のピッチが55mm以下である
請求項1~5のいずれか一項に記載のモータユニット。 - 前記減速機構は、前記モータが有する回転軸と一体に回転する駆動側の歯車と、前記出力体と一体に回転する従動側の歯車と、を備えるものであり、
前記従動側の歯車の直径が110mm以下である
請求項1~7のいずれか一項に記載のモータユニット。 - 前記減速機構は、前記モータが有する回転軸と一体に回転する駆動側の歯車と、前記出力体と一体に回転する従動側の歯車と、を備えるものであり、
前記従動側の歯車の直径が95mm以下である
請求項1~7のいずれか一項に記載のモータユニット。 - 前記減速機構は、前記モータが有する回転軸と一体に回転する駆動側の歯車と、前記出力体と一体に回転する従動側の歯車と、を備えるものであり、
前記駆動側の歯車の歯数が9以下である
請求項1~9のいずれか一項に記載のモータユニット。 - 前記減速機構は、前記モータが有する回転軸と一体に回転する駆動側の歯車と、前記出力体と一体に回転する従動側の歯車と、を備えるものであり、
前記駆動側の歯車の歯数が4以下である
請求項1~9のいずれか一項に記載のモータユニット。 - 前記減速機構は、前記モータが有する回転軸と一体に回転する駆動側の歯車と、前記出力体と一体に回転する従動側の歯車と、を備えるものであり、
前記従動側の歯車の少なくとも一部が樹脂により形成されている
請求項1~11のいずれか一項に記載のモータユニット。 - 前記樹脂がポリアセタール樹脂である
請求項12に記載のモータユニット。 - 前記減速機構は、前記モータが有する回転軸と一体に回転する駆動側の歯車と、前記出力体と一体に回転する従動側の歯車と、を備えるものであり、
前記駆動側の歯車の表面が、ショットピーニング処理されているか、エアブラスト処理されているか、メッキ処理を施されているか、歯研処理されているか、転造仕上げ加工処理されているか、鍛造仕上げ加工処理されているか、あるいはコーティングを有する
請求項1~13のいずれか一項に記載のモータユニット。 - 前記モータを制御する制御部を有する制御基板と、
前記モータが有するロータの回転数を検出するモータ回転検出部と、を更に備え、
前記モータ回転検出部は前記制御基板に設けられている
請求項1~14のいずれか一項に記載のモータユニット。 - 前記モータを制御する制御部を有する制御基板と、
前記入力軸の回転数を検出する入力軸回転検出部と、を更に備え、
前記入力軸回転検出部は前記制御基板に設けられている
請求項1~15のいずれか一項に記載のモータユニット。 - 前記入力軸の表面に沿って配置されて前記入力軸にかかるトルクを検出するトルク検出部を更に備え、
前記出力体と前記入力軸とは、スプライン部又はセレーション部からなる嵌合部により互いに嵌合されている
請求項1~16のいずれか一項に記載のモータユニット。 - 前記軸線方向のいずれか一方の側において前記出力体に取り付けられるスプロケットと、
前記入力軸の表面に沿って配置されて前記入力軸にかかるトルクを検出するトルク検出部と、
前記入力軸の回転数を検出する入力軸回転検出部と、
前記入力軸の回転数を前記入力軸回転検出部に検出させるため前記入力軸と一体に回転するように前記入力軸に取り付けられる回転体と、を更に備え、
前記回転体は、前記軸線方向において、前記トルク検出部を基準として前記スプロケットが位置する側と反対の側に位置する
請求項1~17のいずれか一項に記載のモータユニット。 - 前記軸線方向のいずれか一方の側において前記出力体に取り付けられるスプロケットと、
前記入力軸の表面に沿って配置されて前記入力軸にかかるトルクを検出するトルク検出部と、
前記入力軸の回転数を検出する入力軸回転検出部と、
前記入力軸の回転数を前記入力軸回転検出部に検出させるため前記入力軸と一体に回転するように前記入力軸に取り付けられる回転体と、を更に備え、
前記回転体は、前記軸線方向において、前記トルク検出部を基準として前記スプロケットが位置する側に位置する
請求項1~17のいずれか一項に記載のモータユニット。 - 前記減速機構が有する前記一対の歯車は、はすば歯車である
請求項1~19のいずれか一項に記載のモータユニット。 - 前記モータユニットに電力を供給するためのバッテリと接続される端子を有する
請求項1~20のいずれか一項に記載のモータユニット。 - 請求項1~21のいずれか一項に記載のモータユニットを備える
電動自転車。 - 前記モータが有する回転軸が、前記軸線の上方でかつ前記軸線よりも前記電動自転車の進行方向の後方に位置する
請求項22に記載の電動自転車。 - 前記モータが有する回転軸が、前記軸線の下方に位置する
請求項22に記載の電動自転車。 - 前記モータユニットに電力を供給するためのバッテリと、
上パイプ、下パイプ及び立パイプを有するフレームと、を備え、
前記バッテリは、前記立パイプに内蔵されている
請求項22~24のいずれか一項に記載の電動自転車。 - 前記モータユニットに電力を供給するためのバッテリと、
上パイプ、下パイプ及び立パイプを有するフレームと、を備え、
前記バッテリは、前記上パイプに内蔵されている
請求項22~24のいずれか一項に記載の電動自転車。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE112021006284.0T DE112021006284T5 (de) | 2020-12-02 | 2021-11-24 | Motoreinheit und elektrofahrrad |
US18/039,024 US20240101220A1 (en) | 2020-12-02 | 2021-11-24 | Motor unit and electric bicycle |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020200496A JP2022088197A (ja) | 2020-12-02 | 2020-12-02 | モータユニット及び電動自転車 |
JP2020-200496 | 2020-12-02 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2022118705A1 true WO2022118705A1 (ja) | 2022-06-09 |
Family
ID=81853492
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2021/042962 WO2022118705A1 (ja) | 2020-12-02 | 2021-11-24 | モータユニット及び電動自転車 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20240101220A1 (ja) |
JP (1) | JP2022088197A (ja) |
DE (1) | DE112021006284T5 (ja) |
WO (1) | WO2022118705A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4303112A1 (de) * | 2022-07-06 | 2024-01-10 | Robert Bosch GmbH | Kurbeltrieb eines mit muskelkraft und/oder motorkraft betreibbaren fahrzeugs |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014196036A (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-16 | ヤマハ発動機株式会社 | 駆動ユニット及び電動補助自転車 |
JP2018058497A (ja) * | 2016-10-05 | 2018-04-12 | 株式会社シマノ | 自転車用電力供給装置およびこれを備える自転車用電動装置 |
US20200269950A1 (en) * | 2019-02-27 | 2020-08-27 | Unique Product & Design Co., Ltd. | Drivetrain for electric bike |
-
2020
- 2020-12-02 JP JP2020200496A patent/JP2022088197A/ja active Pending
-
2021
- 2021-11-24 WO PCT/JP2021/042962 patent/WO2022118705A1/ja active Application Filing
- 2021-11-24 US US18/039,024 patent/US20240101220A1/en active Pending
- 2021-11-24 DE DE112021006284.0T patent/DE112021006284T5/de active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014196036A (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-16 | ヤマハ発動機株式会社 | 駆動ユニット及び電動補助自転車 |
JP2018058497A (ja) * | 2016-10-05 | 2018-04-12 | 株式会社シマノ | 自転車用電力供給装置およびこれを備える自転車用電動装置 |
US20200269950A1 (en) * | 2019-02-27 | 2020-08-27 | Unique Product & Design Co., Ltd. | Drivetrain for electric bike |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4303112A1 (de) * | 2022-07-06 | 2024-01-10 | Robert Bosch GmbH | Kurbeltrieb eines mit muskelkraft und/oder motorkraft betreibbaren fahrzeugs |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE112021006284T5 (de) | 2023-12-21 |
JP2022088197A (ja) | 2022-06-14 |
US20240101220A1 (en) | 2024-03-28 |
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WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 18039024 Country of ref document: US |
|
WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 112021006284 Country of ref document: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 21900460 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |