CN102139739B - 电动轮毂单元 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动轮毂单元。于电动轮毂单元(1)中，于马达部(3)通常旋转的情形时，配置于第一转子部(41)与第二转子部(42)之间的第一摩擦板(43)，通过利用施压力而发挥的摩擦力来使第一转子部(41)与第二转子部(42)连结，第一转子部(41)与第二转子部(42)一体地旋转。又，即便于第一转子部(41)与定子(13)之间夹入灰尘等异物而使第一转子部(41)锁住的情形时轮毂4继续旋转，因可抵抗第一摩擦板(43)的摩擦力而使第二转子部(42)旋转，故而将第二转子部(42)与轮毂(4)连结的行星齿轮机构(6)可进行旋转，且可避免行星齿轮机构(6)发生破损的事态。

Description

电动轮毂单元

技术领域

本发明涉及一种用于电动车(例如，电动自行车、电动助力自行车、步行辅助车等)的电动轮毂单元。

背景技术

以往，关于此种领域的技术，有日本特开2002-362467号公报。该公报中所记载的电动轮毂单元包括：收容线圈及磁体的马达外壳，于马达的周围以车轴为中心进行旋转的轮毂，使马达的输出减速后传达至轮毂的行星齿轮机构，及控制对线圈的通电的电路基板。而且，于电动轮毂单元中，内装有如下单方向离合器，其于后轮的旋转速度比通过人力使轮毂旋转更快时，能够遮断人力驱动力与马达的动力。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2002-362467号公报

然而，上述以往的电动轮毂单元中，于动作中，在马达的转子与定子之间夹入灰尘等异物而使转子锁住的情形时，有连结转子与轮毂之间的行星齿轮机构(减速齿轮部)发生破损之虞，从而业界期望能够使电动轮毂单元自身具备避免此种事态的构造。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可防止减速齿轮部的破损的电动轮毂单元。

本发明的电动轮毂单元，于以车轴的轴线为中心进行旋转的轮毂内，内置有具有转子及定子的马达部、及将转子与轮毂连结且将转子的旋转减速后传达至轮毂的减速齿轮部而成，其技术要点在于：

转子包括：

第一转子部，其与定子相对向；

第二转子部，其相对于车轴而旋转自如；

第一摩擦板，其配置于第一转子部与第二转子部之间，且将第一转子部与第二转子部连结；以及

施力机构，其将第一转子部朝第一摩擦板按压。

于该电动轮毂单元中，于马达部进行通常旋转的情形时，配置于第一转子部与第二转子部之间的第一摩擦板通过利用施压力而发挥的摩擦力来使第一转子部与第二转子部连结，第一转子部与第二转子部一体地旋转。又，因既便于第一转子部与定子之间夹入灰尘等异物而使第一转子部锁住的情形时轮毂继续旋转，亦可抵抗第一摩擦板的摩擦力而使第二转子部旋转，故而将第二转子部与轮毂连结的减速齿轮部可进行旋转，且可避免减速齿轮部发生破损的事态。又，因即便于车轮被锁住的情形时第一转子部继续旋转，因可抵抗第一摩擦板的摩擦力而使第一转子部旋转，故而亦可避免对马达部施加较大负载的事态。

又，较佳为第一转子部具有筒状的磁体、固定于磁体的内壁面且沿轴线方向延伸的筒状的磁轭部，第二转子部具有相对于车轴旋转自如地沿轴线方向延伸的套筒，第一摩擦板被夹入至设置于套筒的法兰部与磁轭部的端部之间，施力机构为于磁轭部与套筒之间向车轴的轴线方向卷绕的螺旋压缩弹簧，并且于轴线方向上将磁轭部朝第一摩擦板按压。

此种构成实现了将可放大磁体的磁力的磁轭部有效用作第一转子部的构成的一部分。

又，较佳为相对于套筒而沿轴线方向移动自如的可动筒体，于套筒与磁轭部之间沿轴线方向延伸，于可动筒体的端部与磁轭部的端部之间，与第一摩擦板相对向地配置第二摩擦板，通过螺旋压缩弹簧于轴线方向上将可动筒体朝第二摩擦板按压。

因该构成是于套筒的法兰部与磁轭部的端部之间配置有第一摩擦板，且于磁轭部的端部与可动筒体之间配置有第二摩擦板，利用两片摩擦板夹入磁轭部的端部，故而当发挥一定的摩擦力时，与利用一片摩擦板的情形相比，能够减小各个摩擦板的摩擦力，因此能够减小表现出摩擦力的螺旋压缩弹簧的弹簧力，且可减小螺旋压缩弹簧的线径。以此，能够减小于可动筒体与磁轭部之间配置有螺旋压缩弹簧的占有空间。

又，较佳为于包围转子及定子的马达壳体的端部配置有作为减速齿轮部的行星齿轮机构，该行星齿轮机构包含：

太阳齿轮，其形成于套筒的端部且于车轴的周围旋转；

内齿轮，其形成于马达壳体的端部的内壁面；以及

行星齿轮，其轴支撑于作为载体而发挥作用的轮毂，并且配置于太阳齿轮与内齿轮之间，且与太阳齿轮及内齿轮啮合。

若采用此种构成，则可使第二转子部的套筒的端部作为行星齿轮机构的太阳齿轮而发挥作用，且使马达壳体的端部的内壁面作为行星齿轮机构的内齿轮而发挥作用，因此能够实现有效活用马达壳体与第二转子部的行星齿轮机构。

根据本发明，能够使电动轮毂单元自身具备可防止减速齿轮部的破损的机构。

附图说明

图1是表示本发明的电动轮毂单元的一实施形态的剖面图。

图2是图1所示的电动轮毂单元的分解剖面图。

图3是表示行星齿轮机构及隔板的俯视图。

图4是马达部的放大剖面图。

图5是表示本发明的电动轮毂单元的其他实施形态的剖面图。

图6是表示电动助力自行车的一例的侧视图。

主要元件符号说明

1、1A：电动轮毂单元

2：车轴

3：马达部

4：轮毂

6：减速齿轮部(行星齿轮机构)

7：电路基板

10：马达壳体

11：铁芯(芯)

12：线圈

13：定子

14：转子

41：第一转子部

42：第二转子部

43：第一摩擦板

44：螺旋压缩弹簧(施力机构)

46：磁轭部

46a：端壁

47：套筒

48：第一套筒部

48a：法兰部

49：第二套筒部

51：可动筒体

51a：法兰部

52：第二摩擦板

L：轴线

具体实施方式

以下，一边参照图式一边对本发明的电动轮毂单元的较佳实施形态进行详细说明。

如图1、图2、及图6所示，电动轮毂单元1用于电动自行车、电动助力自行车、电动摩托车、电动汽车等的车轮W中。该电动轮毂单元1包括如下各部作为主要的构成零件：为车轮W的旋转中心即固定于框架F的车轴2、车轴2所贯通的马达部3、以车轴2为中心进行旋转的轮毂4、使马达部3的输出减速后传达至轮毂4的减速齿轮部6、对马达部3进行控制的电路基板7、以及相对于车轴2旋转自如地支持轮毂4的左右一对轴承部30、31。而且，于轮毂4内，收容有马达部3、减速齿轮部6、及电路基板7。

马达部3具有车轴2的轴线L方向上的一端开放而另一端固定有车轴2的马达壳体10，且在马达壳体10的周围，轮毂4旋转，因此使马达壳体10的外周壁10b离开轮毂4。于该马达壳体10内，包括在包含铁芯的芯11上卷绕线圈12而成的定子13，及相对于定子13旋转的转子14。定子13通过利用具有电气绝缘性及弹力性的树脂形成的第一树脂模具部M1而密封，树脂铸模而成的定子13的外周面密接于马达壳体10的圆筒状的外周壁10b及圆板状的端壁10c的内壁面。转子14包括：位于比定子13内侧的圆筒状的磁体16，及介装于磁体16与车轴2之间且即便马达部3被电性地锁住亦可进行轮毂4的旋转的滑动控制机构17。

于马达壳体10的轴线L方向上的一端部，形成有以轴线L为中心的环状的开口部10a。该开口部10a跨及马达壳体10的平坦端面的大致全体而形成，且于开口部10a内配置有作为减速齿轮部的行星齿轮机构6。

行星齿轮机构6包括：太阳齿轮21，其作为转子14的一部分而构成并且于开口部10a的位置在车轴2的周围旋转；内齿轮22，其于开口部10a的位置形成于马达壳体10的外周壁10b的端部；以及四个行星齿轮23，其等轴支撑于作为载体而发挥作用的轮毂4，并且配置于太阳齿轮21与内齿轮22之间，且与太阳齿轮21及内齿轮22啮合(参照图3)。而且，各行星齿轮23经由轴承27而旋转自如地安装于自轮毂4的轴线L方向上的一端部朝向轮毂4的内方，向轴线L方向突出的轴部26。

于此种行星齿轮机构6中，太阳齿轮21与转子14一并旋转，于太阳齿轮21的周围行星齿轮23公转，以此轮毂4发生旋转，转子14的旋转减速后传达至轮毂4。而且，因行星齿轮机构6为偏平，故而能够以堵住开口部10a的方式配置，有助于轮毂4的薄型化。

鼓状的轮毂4包含成杯形状的轮毂本体部4A、及将轮毂本体部4A的开口端4a封闭的偏平的盖部4B。于使形成于轮毂本体部4A的法兰部4e与形成于盖部4B的法兰部4b对接的状态下，通过螺杆28将轮毂本体部4A与盖部4B一体化。而且，于轮毂本体部4A与盖部4B的重合部分介装有环状的密封橡胶29。

进而，于轴线L方向上，在形成于轮毂本体部4A的端部的车轴突出孔4c，安装有用以支持轮毂4的相对于车轴2的旋转的由滚动轴承构成的第一轴承部30，在形成于盖部4B的端部的车轴突出孔4d，安装有用以支持轮毂4的相对于车轴2的旋转的由滚动轴承构成的第二轴承部31。而且，于车轴2的一端部，拧装有保持第一轴承部30的第一螺帽部32，第一轴承部30的外轮30a抵接于轮毂4的轮毂本体部4A，第一轴承部30的内轮30b抵接于第一螺帽部32，以此防止第一轴承部30的脱落。同样地，于车轴2的另一端部，拧装有保持第二轴承部31的第二螺帽部33，第二轴承部31的外轮31a抵接于轮毂4的盖部4B，第二轴承部31的内轮31b抵接于第二螺帽部33，以此防止第二轴承部31的脱落。

于由盖部4B、马达壳体10的端壁10c及第二轴承部31所划定的空间内配置有圆板状的电路基板7，装有电子零件的电路基板7通过利用具有电气绝缘性及弹力性的树脂形成的第二树脂模具部M2而密封。该第二树脂模具部M2与可旋转的轮毂4的盖部4B隔开，第二树脂模具部M2的端面M2a密接于马达壳体10的端壁10c的外壁面。进而，于该电路基板7的中央开口7a及第二树脂模具部M2的中央开口M2c内，插入有自马达壳体10的端壁10c沿着车轴2而突出的突起部10d，电路基板7接近于马达壳体10的端壁10c且平行地配置。而且，线连接于电路基板7的配线34贯通第二轴承部31的内轮31b并排出至外部，形成于第二轴承部31的内轮31b的配线抽出孔35中填充有由与第一及第二树脂模具部M1、M2为相同材质构成的防水性的密封材料39。

第二轴承部31的外轮31a固定于轮毂4，内轮31b固定于车轴2，且旋转自如地支持轮毂4，该内轮31b的径方向剖面积形成为比马达壳体10的突起部10d的径方向剖面积大，且通过螺帽部33自轴线L方向朝突起部10d的端面10e压接。又，第二树脂模具部M2的周缘部M2b于轴线L方向上环状地凸出，以此实现第二树脂模具部M2的放大化，且实现电子零件的散热化的提升。

于该电动轮毂单元1中，第一树脂模具部M1及芯11压接于马达壳体10的外周壁10b，由第一树脂模具部M1与第二树脂模具部M2夹入马达壳体10的端壁10c，形成第二树脂模具部M2的中央开口M2c的壁面M2d压接于突起部10d的周面，因此定子13中所产生的热经由第一树脂模具部M1而传达至马达壳体10，电路基板7上的电子零件所产生的热经由第二树脂模具部M2而传达至马达壳体10。而且，集中于马达壳体10的热传达至第二轴承部31后会向外部散放。此种构成的电动轮毂单元1容易使第二轴承部31大型化，并且，使第二轴承部31越大型化，则越可提高散热效果。

第二轴承部31为了提高旋转保持精度和耐久力，于设计方面迫切需要使的大型化，但若采用如本实施形态般的构成，则可通过第二轴承部31的大型化而同时实现散热效果的提高与轮毂4的旋转稳定性。进而，一般而言若提高电子零件的耐热性则会导致电子零件自身大型化，但于本实施形态中，因提高电路基板7上的电子零件的散热性，故而即便未使用耐热性较高的电子零件亦可，从而可实现电子零件的小型化和低成本化，其结果，可实现电子零件的占有空间的缩小化，且可实现马达部3的占有空间的放大化即以动力增加为目的的马达部3的大型化。

又，普通的电动轮毂单元中的轮毂，大多情形时是以包入马达部及减速齿轮部的方式形成，并且进行旋转，因此虽于以往的配线的抽出方式中，不得不设计为使车轴贯通，但于本实施形态的情形时，能够利用大型化的第二轴承部31的内轮31b容易将线连接于电路基板7的配线34排出至外部，从而第二轴承部31越大型化，则配线34的抽出越容易。再者，该配线34通过形成于突起部10d的狭缝10f而自配线抽出孔35导出至外部。

进而，于该电动轮毂单元1中，以使行星齿轮机构(减速齿轮部)6与马达部3内的转子14及定子13隔开的方式，相对于轴线L垂直配置的圆板状的隔板36作为另一零件而配置于马达壳体10内，该隔板36抵接于支持行星齿轮23的轴部26的自由端，且通过拧装于轴部26的内螺纹部26a的螺杆37来固定。隔板36的外周端接近于马达壳体10的外周壁10b，车轴2贯通于隔板36的中央开口部36a，且使太阳齿轮21自中央开口部36a突出。又，螺杆37为了防松而隔着垫圈38插入至隔板36。

通过该隔板36，将减速齿轮部6与马达部3内的转子14及定子13分离，且通过马达壳体10将减速齿轮部6与电路基板7分离。又，因于马达壳体10的开口部10a内配置有减速齿轮部6，故而能够关于轮毂4，缩短轴线L方向即车宽度方向的长度，可使轮毂4薄型化。

为了达成该薄型化，将减速齿轮部6配置于马达壳体10内，结果，减速齿轮部6与马达部3内的转子14及定子13接近，转子14及定子13容易受到齿轮21、22、23的研磨粉的影响，但即便减速齿轮部6中所产生的齿轮21、22、23的研磨粉与涂布于减速齿轮部6的润滑剂一并飞散，通过隔板36，研磨粉亦难以附着于转子14及定子13，可避免因研磨粉的卡入所引起的马达部3的旋转不良。进而，因电路基板7远离配置于马达壳体10内的减速齿轮部6，且配置于马达壳体10的外，故而齿轮21、22、23的研磨粉极难附着。而且，因电路基板7通过马达壳体10而与线圈12隔开，故而由线圈12所产生的热通过马达壳体10而难以传达至电路基板7，可防止电路基板7上的电子零件的寿命减少或电子零件的误作动。

而且，通过有效地利用支持行星齿轮23的旋转的轴部26，能够利用螺杆37使隔板36简单地固定。而且，若将隔板36固定于轮毂4，则当将马达部3安装于轮毂4内时，行星齿轮23不会落下，因此将马达部3组装至轮毂4的轮毂本体4A内时的作业性会变得良好。又，于电动轮毂单元1的内部的分解扫除时，通过螺杆37的采用能够容易地将隔板36卸下。再者，隔板36亦可通过熔接或敛缝等固定于轴部26的自由端。

其次，对作为离合器而发挥作用的滑动控制机构17进行详细说明。

如图4所示，转子14包括：具有筒状的磁体16的第一转子部41，相对于车轴2而旋转自如的第二转子部42，配置于第一转子部41与第二转子部42之间且将第一转子部41与第二转子部42连结的第一摩擦板43，及将第一转子部41朝第一摩擦板43按压的螺旋压缩弹簧(施力机构)44。此处所利用的第一摩擦板43形成为环状，并且两面具有摩擦面。

第一转子部41具有固定于磁体16的内壁面且沿轴线L方向延伸的筒状的磁轭部46。于该磁轭部46的端部设置有朝内侧弯折且沿径方向延伸的环状的端壁46a。又，第二转子部42具有相对于车轴2而旋转自如地沿轴线方向延长的套筒47。该套筒47通过轴承45相对于车轴2而旋转自如地被保持，并且套筒47由第一套筒部48与第二套筒部49的两个构件构成，且通过螺杆50连结。

于第一套筒部48的端部设置有沿径方向延伸的法兰部48a，且于第二套筒部49的端部形成有太阳齿轮21。而且，使第一套筒部48的法兰部48a与形成于第二套筒部49的端部的法兰部49a对接，通过螺杆50将第一套筒部48与第二套筒49连结。如此通过使套筒47由两个构件构成，而能够使套筒47形成为复杂的形状。

于设置在套筒47的法兰部48a与磁轭部46的端壁46a之间夹入第一摩擦板43。而且，于磁轭部46与第一套筒部48之间所形成的空间内朝车轴2的轴线L方向卷绕的螺旋压缩弹簧44，经由相对于第一套筒部48而沿轴线L方向移动自如的可动筒体51及第二摩擦板52，于轴线L方向上将磁轭部46朝第一摩擦板43按压。

可动筒体51于由磁轭部46与第一套筒部48所形成的空间内，在螺旋压缩弹簧44的内侧沿轴线L方向延伸，并且经由花键卡合部54而连结于第一套筒部48。再者，可动筒体51与第一套筒部48亦可通过沿轴线L方向延伸的销来连结。又，于可动筒体51的端部形成有法兰部51a，且由可动筒体51的法兰部51a与磁轭部46的端壁46a夹入第二摩擦板52。而且，可动筒体51的法兰部51a通过螺旋压缩弹簧44而朝向磁轭部46的端壁46a被按压。此处所利用的环状的第二摩擦板52隔着磁轭部46的端壁46a而与第一摩擦板43相对向地配置，并且利用与第一摩擦板43为相同者。

又，螺旋压缩弹簧44的一端抵接于可动筒体51的法兰部51a，螺旋压缩弹簧44的另一端通过隔着垫圈56而保持于第一套筒部48的环体57来支持。此种螺旋压缩弹簧44通过施压力而使第一及第二摩擦板43、52产生适当的摩擦力。

于该电动轮毂单元1中，在马达部3进行通常旋转的情形时，配置于第一转子部41与第二转子部42之间的第一摩擦板43，通过利用施压力而发挥的摩擦力来使第一转子部41与第二转子部42连结，第一转子部41与第二转子部42一体地旋转。又，既便于第一转子部41与定子13之间夹入灰尘等异物而使第一转子部41锁住的情形时轮毂4继续旋转，因可抵抗第一摩擦板43的摩擦力而使第二转子部42旋转，故而将第二转子部42与轮毂4连结的行星齿轮机构6可进行旋转，且可避免行星齿轮机构6发生破损的事态。又，即便于车轮被锁住的情形时第一转子部41继续旋转，因可抵抗第一摩擦板43的摩擦力而使第一转子部41旋转，故而亦可避免对马达部3施加较大的负载的事态。

又，于电动轮毂单元1中，实现了将可放大磁体的磁力的磁轭部46有效用作第一转子部41的构成的一部分。

又，因于电动轮毂单元1中，于套筒47的法兰部48a与磁轭部46的端壁46a之间配置有第一摩擦板43，于磁轭部46的端壁46a与可动筒体51的法兰部51a之间配置有第二摩擦板52，由两片摩擦板43、52夹入磁轭部46的端壁46a，故而当发挥固定的摩擦力时，与利用一片摩擦板的情形相比，能够减小各个摩擦板43、52的摩擦力，因此能够减小表现出摩擦力的螺旋压缩弹簧的弹簧力，且可减小螺旋压缩弹簧44的线径。以此，能够减小于可动筒体51与磁轭部46之间配置有螺旋压缩弹簧44的占有空间。

关于其他实施形态，如图5所示，于电动轮毂单元1A中，于电路基板7的背面(装有电子零件的面的相反侧的面)，压接有由铝等非导电性金属构成的环状的散热板25，且该散热板25压接于马达壳体10的端壁10c的外壁面。通过该散热板25的采用，使电路基板7上的电子零件所产生的热容易传达至马达壳体10的端壁10c。

本发明可以说并不限定于上述实施形态。例如，亦可利用盘型弹簧等作为施力机构。

Claims (4)

1.一种电动轮毂单元，其于以车轴的轴线为中心进行旋转的轮毂内，内置有具有转子及定子的马达部、及将上述转子与上述轮毂连结且将上述转子的旋转减速后传达至上述轮毂的减速齿轮部而成，其特征在于：

上述转子包括：

第一转子部，其与上述定子相对向；

第二转子部，其相对于上述车轴而旋转自如；

第一摩擦板，其配置于上述第一转子部与上述第二转子部之间，且将上述第一转子部与上述第二转子部连结；以及

施力机构，其将上述第一转子部朝上述第一摩擦板按压。

2.根据权利要求1所述的电动轮毂单元，其特征在于：

上述第一转子部具有筒状的磁体、固定于上述磁体的内壁面且沿轴线方向延伸的筒状的磁轭部，

上述第二转子部具有相对于上述车轴旋转自如地沿轴线方向延伸的套筒，

上述第一摩擦板被夹入至设置于上述套筒的法兰部与上述磁轭部的端部之间，

上述施力机构为于上述磁轭部与上述套筒之间向上述车轴的轴线方向卷绕的螺旋压缩弹簧，并且于轴线方向上将上述磁轭部朝上述第一摩擦板按压。

3.根据权利要求2所述的电动轮毂单元，其特征在于：

相对于上述套筒而沿轴线方向移动自如的可动筒体，于上述套筒与上述磁轭部之间沿轴线方向延伸，

于上述可动筒体的端部与上述磁轭部的上述端部之间，与上述第一摩擦板相对向地配置第二摩擦板，

通过上述螺旋压缩弹簧于轴线方向上将上述可动筒体朝上述第二摩擦板按压。

4.根据权利要求2或3所述的电动轮毂单元，其特征在于：

于包围上述转子及上述定子的马达壳体的端部配置有作为上述减速齿轮部的行星齿轮机构，该行星齿轮机构包含：

太阳齿轮，其形成于上述套筒的端部且于上述车轴的周围旋转；

内齿轮，其形成于上述马达壳体的上述端部的内壁面；以及

行星齿轮，其轴支撑于作为载体而发挥作用的上述轮毂，并且配置于上述太阳齿轮与上述内齿轮之间，且与上述太阳齿轮及上述内齿轮啮合。