JP2022088197A - モータユニット及び電動自転車 - Google Patents

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Abstract

Figure 2022088197000001
【課題】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。
【解決手段】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。
【選択図】図２

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。
国際公開第２０１４／１８４８２６号
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。
本開示の上記一形態に係るモータユニット及び電動自転車にあっては、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。
図１は、第一実施形態に係る電動自転車の側面図である。 図２は、同上の電動自転車のモータユニットの出力体、モータの回転軸及び減速機構の伝達回転軸の軸線を通る面で切断した断面図である。 図３は、同上のモータユニットの側面図である。 図４は、同上の電動自転車におけるスプロケット及びモータユニットの側面図である。 図５は、第二実施形態に係るモータユニットの出力体、モータの回転軸及び減速機構の伝達回転軸の軸線を通る面で切断した断面図である。 図６は、第三実施形態に係るモータユニットの出力体、モータの回転軸及び減速機構の伝達回転軸の軸線を通る面で切断した断面図である。 図７は、第四実施形態に係る電動自転車の側面図である。 図８は、第五実施形態に係る電動自転車の側面図である。 図９は、同上のモータユニットの側面図である。 図１０は、第六実施形態に係る電動自転車の側面図である。 図１１は、第七実施形態に係る電動自転車の側面図である。 図１２は、第八実施形態に係る電動自転車の側面図である。 図１３は、同上のモータユニットの側面図である。 図１４は、第九実施形態に係る電動自転車の側面図である。
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

Claims (26)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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。
  10. 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。
  11. 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。
  12. 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。
  13. 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。
  14. 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。
  15. 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。
  16. 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。
  17. 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。
  18. 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。
  19. 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。
  20. 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。
  21. 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。
  22. 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。
  23. 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。
  24. 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。
  25. 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。
  26. 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。
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