JP2011156911A - 電動ハブユニット - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、モータ部の回転不良を回避させるようにした電動ハブユニットを提供する。
【解決手段】電動ハブユニット１においては、遊星歯車機構６とモータ部３内のロータ１４及びステータ１３とを仕切るように、軸線Ｌに対して垂直に配置された円板状の仕切板３６が、モータケース１０内で別部品として配置され、仕切板３６は、遊星歯車２３を支持する軸部２６の遊端にネジ３７により固定されている。遊星歯車機構６で発生した歯車２１，２２，２３の摩耗粉が、遊星歯車機構６に塗布されたグリースと一緒に飛散しても、仕切板３６によって、摩耗粉がロータ１４やステータ１３に付着し難く、摩耗粉の噛み込みによるモータ部３の回転不良を回避させることができる。また、モータケース１０の開口部１０ａ内に遊星歯車機構６が配置されているので、ハブ４に関しては、軸線Ｌ方向即ち車幅方向の長さを短くすることができ、ハブ４を薄型化させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動車（例えば、電動自転車、電動アシスト自転車、歩行介助車など）に利用される電動ハブユニットに関するものである。

従来、このような分野の技術として、特開２００２−３６２４６７号公報がある。この公報に記載された電動ハブユニットは、コイル及びマグネットを収容したモータケーシングと、モータの周囲で車軸を中心に回転するハブと、モータの出力を減速させてハブに伝達する遊星歯車機構と、コイルへの通電を制御する回路基板と、を備えている。そして、遊星歯車機構は、モータケーシング内に収容され、回路基板は、モータケーシングの外壁に固定されている。

特開２００２−３６２４６７号公報 特開２０００−５３０６８号公報

しかしながら、前述した従来の電動ハブユニットでは、遊星歯車機構で発生した歯車の摩耗粉がグリースと一緒に飛散すると、摩耗粉がコイルやマグネットに付着し易く、これによって、モータの回転不良が起こり易いといった問題点があった。
また、特開２０００−５３０６８号公報に開示された電動ハブユニットの回路基板は、モータのケーシング内に既に格納されているので、歯車の摩耗粉が回路基板に付着することはないが、このような構成は、回路基板上の電子部品がコイルから発生する熱の影響を受け易く、電子部品の寿命を縮めたり、電子部品に誤作動を発生させて、モータの回転不良の原因になる。

本発明は、モータ部の回転不良を回避させるようにした電動ハブユニットを提供することを目的とする。

本発明は、車軸の軸線を中心に回転するハブ内に、モータ部が内蔵された電動ハブユニットにおいて、
ハブ内には、
モータケース内にロータ及びステータが収容されたモータ部と、
ロータの回転を減速してハブに伝達する減速歯車部と、
ロータの回転を制御する回路基板と、を備え、
モータケースの軸線方向における一端部には、軸線を中心としたリング状の開口部が形成され、開口部内には減速歯車部が配置され、モータケースの軸線方向における他端部とハブとの間に回路基板が配置され、モータケース内には、減速歯車部とモータ部内のロータ及びステータとを仕切る仕切板が配置されていることを特徴とする。

この電動ハブユニットにおいては、モータケースによって減速歯車部と回路基板とが分離され、仕切板によって減速歯車部とモータ部のロータ及びステータとが分離されている。また、モータケースの開口部内に減速歯車部が配置されているので、ハブに関しては、軸線方向即ち車幅方向の長さを短くすることができ、ハブを薄型化させることができる。この薄型化の達成のために、減速歯車部をモータケース内に配置させた結果として、減速歯車部とモータ部のロータ及びステータとが接近し、歯車の摩耗粉の影響をロータ及びステータが受け易くなっているが、減速歯車部で発生した歯車の摩耗粉がグリースと一緒に飛散しても、仕切板によって摩耗粉がロータやステータに付着し難く、モータ部の回転不良を回避させることができる。更に、回路基板は、モータケース内に配置された減速歯車部から遠く離されて、モータケースの外に配置されているので、歯車の摩耗粉が極めて付着し難い。そして、回路基板は、モータケースによってコイルから隔てられているので、コイルから発生する熱は、モータケースによって回路基板に直接伝達し難く、回路基板上の電子部品の寿命低下や、電子部品の誤作動を防止することができる。

また、減速歯車部は、遊星歯車機構からなり、減速歯車部の遊星歯車は、ハブの軸線方向における一端部からハブの内方に向けて、軸線方向に突出する軸部に回転自在に取り付けられ、遊星歯車は、ハブの一端部と仕切板との間に配置され、仕切板は、軸部の遊端にネジにより固定されていると好適である。
ハブから突出して遊星歯車の回転を支持する軸部を有効に利用することで、仕切板をネジによって簡単に固定させることができる。そして、仕切板をハブに固定すると、ハブ内にモータ部を組み付ける際に遊星歯車が落下することがないので、組立て作業性が良好になる。また、電動ハブユニットの内部の分解掃除の際に、ネジの採用によって仕切板を容易に外すことができ、遊星歯車機構にグリースを注入し易い。

本発明によれば、モータ部の回転不良を回避させることができる。

本発明に係る電動ハブユニットの一実施形態を示す断面図である。 図１に示された電動ハブユニットの分解断面図である。 遊星歯車機構及び仕切板を示す平面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る電動ハブユニットの好適な実施形態について詳細に説明する。

図１及び図２に示すように、電動ハブユニット１は、電動自転車、電動アシスト自転車、電動バイク、電動自動車などの車輪に利用される。この電動ハブユニット１は、車軸２が貫通したモータ部３と、車軸２を中心に回転するハブ４と、モータ部３の出力を減速させてハブ４に伝達する減速歯車部６と、モータ部３を制御する回路基板７と、車軸２に対してハブ４を回転自在に支持する左右一対の軸受部３０，３１と、を主たる構成部品として備えている。そして、ハブ４内には、モータ部３と減速歯車部６と回路基板７とが収容されている。

モータ部３は、車軸２の軸線Ｌ方向における一端が開放されて他端に車軸２が固定されたモータケース１０を有し、モータケース１０の周囲でハブ４は回転するので、モータケース１０の外周壁１０ｂは、ハブ４から離間させられている。このようなモータケース１０内には、コア１１にコイル１２が巻かれたステータ１３と、ステータ１３に対して回転するロータ１４とを備えている。ステータ１３は、樹脂によるモールド部Ｍ１によって封止され、ロータ１４は、ステータ１３より内側に位置する円筒状のマグネット１６と、マグネット１６と車軸２との間に介装されて、モータ部３が電気的にロックされてもハブ４の回転を可能にするスリップ制御手段１７と、で構成されている。

モータケース１０の軸線Ｌ方向における一端部には、軸線Ｌを中心としたリング状の開口部１０ａが形成されている。この開口部１０ａは、モータケース１０の平坦な端面の略全体に渡って形成され、開口部１０ａ内には、減速歯車部としての遊星歯車機構６が配置されている。

遊星歯車機構６は、ロータ１４の一部として構成されると共に、開口部１０ａの位置で車軸２の周囲を回転する太陽歯車２１と、開口部１０ａの位置でモータケース１０の外周壁１０ｂの端部に形成された内歯車２２と、キャリアとして機能するハブ４に軸支されると共に、太陽歯車２１と内歯車２２との間に配置されて、太陽歯車２１及び内歯車２２と噛合する４個の遊星歯車２３と、を備えている（図３参照）。そして、各遊星歯車２３は、ハブ４の軸線Ｌ方向における一端部からハブ４の内方に向けて軸線Ｌ方向に突出する軸部２６に、軸受２７を介して回転自在に取り付けられている。

このような遊星歯車機構６では、ロータ１４と一緒に太陽歯車２１が回転し、太陽歯車２１の周囲で遊星歯車２３が公転することでハブ４が回転し、ロータ１４の回転は減速されてハブ４に伝達される。そして、遊星歯車機構６は、偏平であるので、開口部１０ａを塞ぐように配置させることができ、ハブ４の薄型化に寄与している。

ドラム状のハブ４は、カップ形状をなすハブ本体部４Ａと、ハブ本体部４Ａの開口端４ａを閉鎖する偏平なカバー部４Ｂとからなる。ハブ本体部４Ａに形成されたフランジ部４ｅと、カバー部４Ｂに形成されたフランジ部４ｂとを突き合わせた状態で、ネジ２８により、ハブ本体部４Ａとカバー部４Ｂとが一体化されている。そして、ハブ本体部４Ａとカバー部４Ｂとの重なり部分には、リング状のシールゴム２９が介装されている。

さらに、軸線Ｌ方向において、ハブ本体部４Ａの端部に形成された車軸突出孔４ｃには、車軸２に対するハブ４の回転を支持するための転がり軸受からなる第１の軸受部３０が装着され、カバー部４Ｂの端部に形成された車軸突出孔４ｄには、車軸２に対するハブ４の回転を支持するための転がり軸受からなる第２の軸受部３１が装着されている。そして、車軸２の一端部には、第１の軸受部３０を保持する第１のナット部３２が螺着され、第１の軸受部３０の外輪３０ａがハブ４のハブ本体部４Ａに当接し、第１の軸受部３０の内輪３０ｂが第１のナット部３２に当接することで、第１の軸受部３０の脱落を防止している。同様に、車軸２の他端部には、第２の軸受部３１を保持する第２のナット部３３が螺着され、第２の軸受部３１の外輪３１ａがハブ４のカバー部４Ｂに当接し、第２の軸受部３１の内輪３１ｂが第２のナット部３３に当接することで、第２の軸受部３１の脱落を防止している。

カバー部４Ｂとモータケース１０の端壁１０ｃと第２の軸受部３１とで画成された空間内に円板状の回路基板７が配置され、電子部品が実装された回路基板７は、樹脂によるモールド部Ｍ２によって封止されている。この回路基板７の中央開口７ａ内には、モータケース１０の端壁１０ｃから車軸２に沿って突出する突起部１０ｄが挿入され、回路基板７は、モータケース１０の端壁１０ｃに接近され且つ平行に配置されている。そして、回路基板７に結線された配線３４は、第２の軸受部３１の内輪３１ｂを貫通して外部に排出され、第２の軸受部３１の内輪３１ｂに形成された配線引出し孔３５には、シール材３９が充填されている。

この電動ハブユニット１においては、遊星歯車機構（減速歯車部）６とモータ部３内のロータ１４及びステータ１３とを仕切るように、軸線Ｌに対して垂直に配置された円板状の仕切板３６が、モータケース１０内で別部品として配置され、この仕切板３６は、遊星歯車２３を支持する軸部２６の遊端に当接し、軸部２６の雌ねじ部２６ａに螺着されたネジ３７により固定されている。図３では、４カ所の軸部２６全てにネジ３７を螺着して仕切板３６を固定したが、軸受２７の脱落が防止できれば、軸部２６と仕切板３６との当接箇所全てで固定する必要はない。仕切板３６の外周端は、モータケース１０の外周壁１０ｂに近接され、仕切板３６の中央開口部３６ａには、車軸２が貫通し、中央開口部３６ａから太陽歯車２１を突出させている。また、ネジ３７は、緩み止めのためにワッシャ３８を介して仕切板３６に挿入されている。

この仕切板３６によって、減速歯車部６とモータ部３内のロータ１４及びステータ１３とが分離され、モータケース１０によって減速歯車部６と回路基板７とが分離されている。また、モータケース１０の開口部１０ａ内に減速歯車部６が配置されているので、ハブ４に関しては、軸線Ｌ方向即ち車幅方向の長さを短くすることができ、ハブ４を薄型化させることができる。

この薄型化の達成のために、減速歯車部６をモータケース１０内に配置させた結果として、減速歯車部６とモータ部３内のロータ１４及びステータ１３とが接近し、歯車２１，２２，２３の摩耗粉の影響をロータ１４及びステータ１３が受け易くなっているが、減速歯車部６で発生した歯車２１，２２，２３の摩耗粉が、減速歯車部６に塗布されたグリースと一緒に飛散しても、仕切板３６によって、摩耗粉がロータ１４やステータ１３に付着し難く、摩耗粉の噛み込みによるモータ部３の回転不良を回避させることができる。更に、回路基板７は、モータケース１０内に配置された減速歯車部６から遠く離されて、モータケース１０の外に配置されているので、歯車２１，２２，２３の摩耗粉が極めて付着し難い。そして、回路基板７は、モータケース１０によってコイル１２から隔てられているので、コイル１２から発生する熱は、モータケース１０によって回路基板７に伝達し難く、回路基板７上の電子部品の寿命低下や、電子部品の誤作動を防止することができる。

そして、遊星歯車２３の回転を支持する軸部２６を有効に利用することで、仕切板３６をネジ３７によって簡単に固定させることができる。そして、仕切板３６をハブ４に固定すると、ハブ４内にモータ部３を組み付ける際に遊星歯車２３が落下することがないので、ハブ４のハブ本体４Ａ内にモータ部３を組み込む際の作業性が良好になる。また、電動ハブユニット１の内部の分解掃除の際に、ネジ３７の採用によって仕切板３６を容易に外すことができる。

本発明は、前述した実施形態に限定されないことは言うまでもない。例えば、仕切板３６は、軸部２６の遊端に溶接やカシメ等により固定されてもよい。

１…電動ハブユニット ２…車軸 ３…モータ部 ４…ハブ ６…減速歯車部（遊星歯車機構） ７…回路基板 １０…モータケース １０ａ…開口部 １３…ステータ １４…ロータ ２３…遊星歯車 ２６…軸部 ３６…仕切板 ３７…ネジ

Claims (2)

1. 車軸の軸線を中心に回転するハブ内に、モータ部が内蔵された電動ハブユニットにおいて、
   前記ハブ内には、
   モータケース内にロータ及びステータが収容された前記モータ部と、
   前記ロータの回転を減速して前記ハブに伝達する減速歯車部と、
   前記ロータの回転を制御する回路基板と、を備え、
   前記モータケースの軸線方向における一端部には、前記軸線を中心としたリング状の開口部が形成され、前記開口部内には前記減速歯車部が配置され、前記モータケースの前記軸線方向における他端部と前記ハブとの間に前記回路基板が配置され、前記モータケース内には、前記減速歯車部と前記モータ部内の前記ロータ及び前記ステータとを仕切る仕切板が配置されていることを特徴とする電動ハブユニット。
2. 前記減速歯車部は、遊星歯車機構からなり、前記減速歯車部の遊星歯車は、前記ハブの軸線方向における一端部から前記ハブの内方に向けて、軸線方向に突出する軸部に回転自在に取り付けられ、
   前記遊星歯車は、前記ハブの前記一端部と前記仕切板との間に配置され、前記仕切板は、前記軸部の遊端にネジにより固定されていることを特徴とする請求項１記載の電動ハブユニット。

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