JP2004067039A - ハブモータユニット - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡単であると共に、モータの冷却を十分にできる構造のハブモータユニットを提供することを目的とする。
【解決手段】車輪の車軸に、回転自在に支持させたハブ１０の内側に、モータ３０を車軸と同一軸線上に設け、ハブ１０においては、その両側に、フレーム部材に固定された両ハブエンドプレート１１ａ、１１ｂと、これらの間で、円筒状ハブハウジング１７が車軸に回転自在に支持されており、モータ３０においては、モータハウジング３１として、円筒状の外周ハウジング３５と、これの一方の開口を閉塞するハブエンドプレート１１ａと、外周ハウジング３５の他方の開口を閉塞するモータ蓋体３６とを備える。モータハウジング３１には、ロータ３４が回転自在に支持され、円筒状ハブハウジング１７に、ロータ３４の回転力が伝達されて、車輪を回転させる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハブモータユニットに関し、電動自転車、電動自動車に利用できる。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電動自転車用ハブモータユニットが、特開２０００−５３０６８号に開示されている。このハブモータユニットは、車輪の車軸に、回転自在に支持させたハブの内側に、モータを車軸と同一軸線上に設けている。そして、同公報において、車軸に沿った断面図にて確認できるように、外側に左、右エンドプレートと外周に円筒状ハブハウジングとを備えるハブを備え、このハブの内部に、両エンドに蓋を備える円筒状モータハウジングを有するモータを車軸と同一軸線上に配置している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような構造においては、外側に位置するハブ構造と、内側に位置するモータ構造とを有するので、構造が複雑であると共に、駆動時のモータの発熱を十分に逃がすことが難しかった。
【０００４】
本発明はこのような問題点を解決するために成されたものであり、構造が簡単であると共に、モータの冷却を十分にできる構造の電動自転車用ハブモータユニットを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の構成は、車輪の車軸に、回転自在に支持させたハブの内側に、モータを車軸と同一軸線上に設けたハブモータユニットであって、前記ハブにおいては、その両側に、フレーム部材に固定された両ハブエンドプレートを備え、該両ハブエンドプレートの間で、円筒状ハブハウジングが前記車軸に回転自在に支持されており、前記モータにおいては、モータハウジングとして、円筒状の外周ハウジングと、該外周ハウジングの一方の開口を閉塞する一方の前記ハブエンドプレートと、前記外周ハウジングの他方の開口を閉塞するモータ蓋体とを備え、前記モータハウジングにより、ロータが回転自在に支持され、前記円筒状ハブハウジングに、前記ロータの回転力が伝達されて、前記車輪を回転させることを特徴とする。
【０００６】
更に、本発明の構成は、車輪の車軸に、回転自在に支持させたハブの内側に、モータを車軸と同一軸線上に設けたハブモータユニットであって、前記ハブにおいては、その両側に両ハブエンドプレートを備え、一方の前記ハブエンドプレートが車体の固定部に固定され、前記両ハブエンドプレートの間で、円筒状ハブハウジングが前記車軸に回転自在に支持されており、前記モータにおいては、モータハウジングとして、円筒状の外周ハウジングと、該外周ハウジングの一方の開口を閉塞する一方の前記ハブエンドプレートと、前記外周ハウジングの他方の開口を閉塞するモータ蓋体とを備え、前記モータハウジングにより、ロータが回転自在に支持されると共に、他方の前記ハブエンドプレートは前記モーターハウジングに固定さて、前記円筒状ハブハウジングに、前記ロータの回転力が伝達されて、前記車輪を回転させることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例である電動自転車用ハブモータユニットを、図１、２を用いて、詳細に説明する。
【０００８】
本実施例の電動自転車用ハブモータユニット１は、自転車フレーム部材である一対のフロントフォーク２、２の先端のエンドブラケット３、３間に、取り付けられており、車輪の車軸に、回転自在に支持させたハブ１０の内側に、モータ３０を車軸と同一軸線上に設けた構造を備えている。このような電動自転車用ハブモータユニット１は、人力でペダルを踏んで所定以上の負荷がかかるとき、補助的に、モータ３０にて回転力は発生させて、車輪を回転させ、自転車を推進させるものである。
【０００９】
ハブ１０は、その両側に、略円板状のハブエンドプレート１１ａ、１１ｂを有している。各ハブエンドプレート１１ａ、１１ｂの中心には、外側に向って、ハブシャフト１２ａ、１２ｂが固着され、ハブシャフト１２ａ、１２ｂをエンドブラケット３に、ワッシャ１３ｂを介して、ナット１３ａを用いて固定している。また、図１の左側に位置するハブエンドプレート１１ａには、エンドブラケット３の開口を通過し、回転を防止するストッパーネジ１４がネジ止めされている。また、必要に応じて、右側に位置するハブエンドプレート１１ｂにも、同様に、回転を防止するストッパーネジを、ネジ止めしても良い。
【００１０】
そして、両ハブエンドプレート１１ａ、１１ｂの間に、円筒状ハブハウジング１７が車軸に対して回転自在となるように、支持されている。詳細には、両ハブエンドプレート１１ａ、１１ｂは、外周に、ベアリングガイド１５ａ、１５ｂを備え、円筒状ハブハウジング１７においては、両側の外周内側に、ベアリングガイド１８ａ、１８ｂを備えていることより、ベアリング１６を保持して、円筒状ハブハウジング１７を車軸に対して回転自在としている。そして、円筒状ハブハウジング１７の外側外周には、通常のハブと同様に、スポークを連結する２列のフランジ１９を備え、スポーク（図示せず）を用いてタイヤリム（図示せず）を保持する。
【００１１】
一方、モータ３０はブラシレスＤＣタイプであって、モータハウジング３１と、これの内周面に配置されたステータ３２と、モータハウジング３１にベアリングユニット３３ｂ、３３ｆを介して、車輪の車軸と同一軸線上に、回転自在に設置されたロータ３４を備えている。
【００１２】
モータハウジング３１は、円筒状の外周ハウジング３５と、外周ハウジング３５の図１における右側開口を閉塞するモータ蓋体３６とを備え、外周ハウジング３５の図１における左側開口は、モーターハウジング３１の一部として上述のハブ１０のハブエンドプレート１１ａにて閉塞されている。外周ハウジング３５と、モータ蓋体３６またはハブエンドプレート１１ａとは、ネジ３１ａを用いて連結されている。また、本実施例においては、ハブエンドプレート１１ａが外周ハウジング３５の左側開口を閉塞しているが、これに代わって、外周ハウジング３５の左側開口を閉塞する外周ハウジング３５の外周直径と同じ直径の略円板状プレートを連結し、この外周にリング状プレートを嵌め込んで一体化して、ハブエンドプレート１１ａとすることもできる。
【００１３】
ロータ３４の外周側には、複数の永久磁石３４ａを、回転方向においてＳ極、Ｎ極を交互に位置させて、配置している。ロータ３４の永久磁石３４ａに対向するように、外周ハウジング３５の内側周面には、回転磁界を印可するするために、ステータコア３７及びこれに巻き付けられたステータコイル３８を有している。
【００１４】
そして、ハブエンドプレート１１ａは、その内側に突出する円筒１１ｔを有し、その内周に上述のベアリングユニット３３ｂを嵌め込むと共に、外周には、略円板形状のモータコントローラ用の回路基板４０を固定している。
【００１５】
この回路基板４０においては、ロータ３４の永久磁石３４ａの側方に、ホール素子４１が配置され、このホール素子４１によりロータ３４の回転を検出して、ロータ３４が回転力を発生するように、回路基板４０上に配置されたスイッチング素子であるＦＥＴを利用した電子整流機構（図示せず）により、ステーターコイル３８に回転磁界を発生させる。このような機能を有する回路基板４０には、ハブエンドプレート１１ａに設けられた開穴１１ｈを通過する外部リード線４２より、直流電力が供給される。また、回路基板４０上に回転磁界を発生させる電子整流機構を配置することなく、外部よりステータコイル３８に回転磁界を供給することもできる。
【００１６】
次に、本実施例における動力の伝達系について説明する。ロータ３４の先端には、太陽歯車５０が形成されている。この太陽歯車５０に、噛み合う３個の遊星歯車５１を有する。更に、遊星歯車５１は、減速効果を得るため径が小さい連動歯車５２を一体化している。このような一体化した遊星歯車５１及び連動歯車５２は、遊星歯車シャフト５４に回転自在に支持され、これら遊星歯車シャフト５４の両端は、モータ蓋体３６の凹部、ハブエンドプレート１１ｂの内側の凹部に保持されている。また、モータ蓋体３６と、ハブエンドプレート１１ｂとは、３箇所で固定ネジ５５を用いて、強固に固定されている。
【００１７】
一方、円筒状ハブハウジング１７の右側内周には、連動歯車５２と噛み合い、ロータ３４の回転を、円筒状ハブハウジング１７の回転、即ち、車輪の回転に伝達するために、外周歯車５３が固定されている。
【００１８】
この外周歯車は円周状歯車部５３ｂと、これの外周側に設けられた固定リング５３ａとを備え、円筒状ハブハウジング１７の右側内周の段部に、ネジ５６で止められている。よって、モータ３０のロータ３４の回転は、太陽歯車５０→遊星歯車５１（及び連動歯車５２）→外周歯車５３（及び円筒状ハブハウジング１７）と伝達され、車輪を回転させることができる。
【００１９】
また、ハブ１０、モータハウジング３１等の主要部品は、軽量化及び放熱効果を考慮して、アルミニウム合金が利用される。
上述のように、両ハブエンドプレート１１ａ、１１ｂに対して、円筒状ハブハウジング１７が回転自在となっているが、外部からの水、埃等の進入を防止するため両者の境界には、シール２０が、配置されている。
【００２０】
なお、本実施例においては、ハブモータユニットを前輪に用いているが、これに替わって、フリーホイールを追加する等の構造変更を行い、後輪に利用することもできる。更には、２輪の自転車用に限らず、３輪、４輪等の電動自動車または電動車両にも利用することができる。
【００２１】
また、本実施例においては、両ハブシャフト１２ａ、１２ｂをエンドブラケット３、３にて固定する構造を開示したが、いずれかのハブシャフトをなくして、ひとつのハブシャフトのみを、電動自動車または電動車両に固定して利用することもできる。例えば、３輪、４輪等の電動自動車において、車軸を固定するのに、エンドブラケット３に相当する構造を設けて、ここにひとつのハブシャフトを固定することにより、いわゆる片ハブモータユニットとしても利用することができる。
【００２２】
具体的には、図１の実施例のエンドブラケット３に代わって、電動自動車の車体に設けられた固定部が、ひとつのハブシャフト（例えば、ハブシャフト１２ａ）を固定する。また、ハブシャフト１２ｂがなくなったハブエンドプレート１１ｂは、固定ネジ５５によりモータハウジング３１のモータ蓋体３６に固定されることになるので、ひとつのハブシャフトにて、ハブモータを車体の固定部に固定することができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明においては、ハブの内側に、モータを車軸と同一軸線上に設けたハブモータユニットであって、モータハウジングにおいて、円筒状の外周ハウジングの一方の開口を、ハブエンドプレートが閉塞していることより、別途、蓋体を設けることがなく、部品点数及びコスト低減を図れることができる。加えて、その分、車軸方向の幅も小さくすることが可能である。
【００２４】
また、モータハウジングの一部が、ハブエンドプレートで構成されていることになる。よって、ハブエンドプレートは外気に曝されているので、加熱したモータの放熱を効率よく、行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電動自転車用ハブモータユニットにおける断面図を示す。（中心線も示されている。）
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。（中心線も示されている。）
【符号の説明】
１　電動自転車用ハブモータユニット
１０　ハブ
１１ａ、１１ｂ　ハブエンドプレート
１７　円筒状ハブハウジング
３０　モータ
３１　モータハウジング
３４　ロータ
３５　外周ハウジング
３６　モータ蓋体

Claims (2)

1. 車輪の車軸に、回転自在に支持させたハブの内側に、モータを車軸と同一軸線上に設けたハブモータユニットであって、
   前記ハブにおいては、その両側に、フレーム部材に固定された両ハブエンドプレートを備え、該両ハブエンドプレートの間で、円筒状ハブハウジングが前記車軸に回転自在に支持されており、
   前記モータにおいては、モータハウジングとして、円筒状の外周ハウジングと、該外周ハウジングの一方の開口を閉塞する一方の前記ハブエンドプレートと、前記外周ハウジングの他方の開口を閉塞するモータ蓋体とを備え、前記モータハウジングにより、ロータが回転自在に支持され、
   前記円筒状ハブハウジングに、前記ロータの回転力が伝達されて、前記車輪を回転させることを特徴とするハブモータユニット。
2. 車輪の車軸に、回転自在に支持させたハブの内側に、モータを車軸と同一軸線上に設けたハブモータユニットであって、
   前記ハブにおいては、その両側に両ハブエンドプレートを備え、一方の前記ハブエンドプレートが車体の固定部に固定され、前記両ハブエンドプレートの間で、円筒状ハブハウジングが前記車軸に回転自在に支持されており、
   前記モータにおいては、モータハウジングとして、円筒状の外周ハウジングと、該外周ハウジングの一方の開口を閉塞する一方の前記ハブエンドプレートと、前記外周ハウジングの他方の開口を閉塞するモータ蓋体とを備え、前記モータハウジングにより、ロータが回転自在に支持されると共に、他方の前記ハブエンドプレートは前記モーターハウジングに固定さて、
   前記円筒状ハブハウジングに、前記ロータの回転力が伝達されて、前記車輪を回転させることを特徴とするハブモータユニット。

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