JP2022104351A

JP2022104351A - 人力駆動車用の電子装置、および、人力駆動車用のドライブユニット

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Publication number: JP2022104351A
Application number: JP2020219514A
Authority: JP
Inventors: 敏行高荷; Toshiyuki Takani; 清夫花房; kiyoo Hanafusa; 一良中村; Kazuyoshi Nakamura
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2020-12-28
Filing date: 2020-12-28
Publication date: 2022-07-08
Anticipated expiration: 2040-12-28
Also published as: JP7502179B2

Abstract

【課題】小型化しやすい人力駆動車用の電子装置、および、小型化しやすい人力駆動車用電子装置を備える人力駆動車用のドライブユニットを提供する。【解決手段】人力駆動車用の電子装置は、第１基板と、第２基板と、前記第１基板に設けられる第１コイルと、前記第２基板に設けられ、前記第１コイルと磁気的に結合する第２コイルと、前記第１基板に設けられ、検出対象の動きに伴って変化する磁気に応じた信号を出力する第１センサと、前記第１基板に設けられ、前記第１コイルと前記第１センサとの間に少なくとも一部が配置される磁気シールドと、を備える。【選択図】図５

Description

本開示は、人力駆動車用の電子装置、および、人力駆動車用のドライブユニットに関する。

例えば、特許文献１に開示される電子装置では、第１基板に設けられる第１コイルと第２基板に設けられる第２コイルとが磁気的に結合する。特許文献１の電子装置では、第１コイルおよび第２コイルによって発生する磁気の影響を回避する必要があるので、第１コイルおよび第２コイルの近傍に磁気を検出するセンサを配置しにくく、小型化が難しい。

特開２０１９－２１１８１９号公報

本開示の目的の１つは、小型化しやすい人力駆動車用の電子装置、および、小型化しやすい人力駆動車用の電子装置を備える人力駆動車用のドライブユニットを提供することである。

本開示の第１側面に従う電子装置は、人力駆動車用の電子装置であって、第１基板と、第２基板と、前記第１基板に設けられる第１コイルと、前記第２基板に設けられ、前記第１コイルと磁気的に結合する第２コイルと、前記第１基板に設けられ、検出対象の動きに伴って変化する磁気に応じた信号を出力する第１センサと、前記第１基板に設けられ、前記第１コイルと前記第１センサとの間に少なくとも一部が配置される磁気シールドと、を備える。
第１側面の電子装置によれば、磁気シールドの少なくとも一部を第１コイルと第１センサとの間に配置することによって、第１コイルによって発生する磁気の第１センサへの影響が抑制される。第１コイルが設けられる第１基板に第１センサが設けられるので、電子装置を小型化しやすい。

本開示の第１側面に従う第２側面の電子装置において、前記磁気シールドは、前記第１基板に埋め込まれる。
第２側面の電子装置によれば、磁気シールドが第１基板に埋め込まれるため、磁気シールドが安定して第１基板に設けられる。

本開示の第１または第２側面に従う第３側面の電子装置において、前記第１基板は、前記第１基板の厚み方向において、第１基板面と、第２基板面と、を有し、前記第２基板は、前記第２基板の厚み方向において、第３基板面と、少なくとも一部が前記第２基板面と対向する第４基板面と、を有し、前記第１センサは、前記第１基板面に実装される。
第３側面の電子装置によれば、第１基板の厚み方向において、第２基板面と反対側の第１基板面に第１センサが実装されるため、第１基板のうち、第２基板に設けられる第２コイルから遠い位置に第１センサを配置できる。

本開示の第３側面に従う第４側面の電子装置において、前記第１コイルは、前記第２基板面、または、前記第１基板面と前記第２基板面との間に配置され、前記磁気シールドは、前記第１コイルと前記第１基板面との間に配置される。
第４側面の電子装置によれば、磁気シールドが第１コイルと第１基板面との間に配置されるため、第２基板面、または、第１基板面と第２基板面との間に配置される第１コイルの磁気の第１センサへの影響を好適に抑制できる。

本開示の第１から第４側面のいずれか１つに従う第５側面の電子装置において、前記第１基板の厚み方向から見て、磁気シールドは、前記第１コイルの全体に重なるように形成される。
第５側面の電子装置によれば、第１基板の厚み方向から見て、磁気シールドが第１コイルの全体に重なるように形成されるため、第１コイルの磁気の第１センサへの影響を好適に抑制できる。

本開示の第５側面に従う第６側面の電子装置において、前記第１基板の厚み方向から見て、前記磁気シールドの第１部分は、前記第１コイルの内周面よりも内側に配置される。
第６側面の電子装置によれば、第１基板の厚み方向から見て、磁気シールドの第１部分が第１コイルの内周面よりも内側に配置されるため、第１コイルの磁気の第１センサへの影響をさらに好適に抑制できる。

本開示の第５または第６側面に従う第７側面の電子装置において、前記第１基板の厚み方向から見て、前記磁気シールドの第２部分は、前記第１コイルの外周面よりも外側に配置される。
第７側面の電子装置によれば、第１基板の厚み方向から見て、磁気シールドの第２部分が第１コイルの外周面よりも外側に配置されるため、第１コイルの磁気の第１センサへの影響をさらに好適に抑制できる。

本開示の第１から第６側面のいずれか１つに従う第８側面の電子装置において、前記第１基板は、前記第１基板の厚み方向に延びる第１貫通孔を有する。
第８側面の電子装置によれば、第１貫通孔に検出対象を配置できる。

本開示の第８側面に従う第９側面の電子装置において、前記第１コイルは、前記第１貫通孔を囲むように配置される。
第９側面の電子装置によれば、第１コイルが第１貫通孔を囲むように配置されるため、第１コイルの配置に必要な第１基板の面積を削減できる。

本開示の第８または第９側面に従う第１０側面の電子装置において、前記磁気シールドは、前記第１貫通孔を囲むように配置される。
第１０側面の電子装置によれば、磁気シールドが第１貫通孔を囲むように配置されるため、第１貫通孔まわりにおける全周に磁気シールドを配置できる。

本開示の第８から第１０側面のいずれか１つに従う第１１側面の電子装置において、前記第１センサは、前記第１貫通孔に近接して設けられる。
第１１側面の電子装置によれば、第１センサが第１貫通孔に近接して設けられるため、第１貫通孔の内部に設けられる検出対象の動きを好適に検出できる。

本開示の第８から第１１側面のいずれか１つに従う第１２側面の電子装置において、前記第１貫通孔は、回転体が配置可能に構成され、前記検出対象は、前記回転体に設けられる磁石を含む。
第１２側面の電子装置によれば、検出対象が第１貫通孔に配置される回転体に設けられるため、第１センサは第１貫通孔に配置される回転体の動きを検出できる。

本開示の第１２側面に従う第１３側面の電子装置において、前記第１センサは、前記回転体の回転状態に応じた信号を出力するように構成される。
第１３側面の電子装置によれば、第１センサによって、回転体の回転状態を検出できる。

本開示の第１２側面に従う第１４側面の電子装置において、前記検出対象に設けられ、前記回転体の歪みを検出するように構成される第２センサをさらに含み、前記第２センサは、前記第２基板に電気的に接続され、前記第１コイルおよび第２コイルを介して電力が供給される。
第１４側面の電子装置によれば、第１コイルおよび第２コイルを介して第２センサに電力を供給できるため、検出対象に電源を設けなくてもよい。

本開示の第１４側面に従う第１５側面の電子装置において、前記第１基板に設けられ、前記第１コイルに電気的に接続される第１通信部と、前記第２基板に設けられ、前記第２コイルおよび前記第２センサに電気的に接続され、前記第１通信部と通信するように構成される第２通信部と、を含む。
第１５側面の電子装置によれば、第１通信部および第２通信部によって、第２センサが検出する信号を第１基板に送信できる。

本開示の第１から第１５側面のいずれか１つに従う第１６側面の電子装置において、前記第１基板と前記第２基板とは、相対回転可能に構成され、前記第１基板は、前記人力駆動車のフレームに対して相対回転不能に設けられる。
第１６側面の電子装置によれば、第１基板および第２基板を、人力駆動車において相対回転する部分に好適に配置できる。

本開示の第１から第１６側面のいずれか１つに従う第１７側面の電子装置において、前記磁気シールドは、金属材料を含む。
第１７側面の電子装置によれば、磁気シールドを簡易に形成できる。

本開示の第１８側面に従うドライブユニットは、人力駆動車用のドライブユニットであって、第１から第１７側面のいずれか１つに記載の電子装置と、人力駆動車に推進力を付与するように構成されるモータと、を備える。
第１８側面のドライブユニットによれば、電子装置を小型化しやすいので、ドライブユニットを小型化したり、軽量化したりしやすくなる。

本開示の第１９側面に従う電子装置は、人力駆動車用のドライブユニットであって、第１２から第１５側面のいずれか１つに記載の電子装置と、人力駆動車に推進力を付与するように構成されるモータと、を備える。
第１９側面のドライブユニットによれば、電子装置を小型化しやすいので、ドライブユニットを小型化したり、軽量化したりしやすくなる。

本開示の第１９側面に従う第２０側面のドライブユニットにおいて、前記回転体は、前記人力駆動車のクランク軸を含む。
第１９側面のドライブユニットによれば、第１センサによって、人力駆動車のクランク軸の動きを検出できる。

本開示の人力駆動車用の電子装置、および、人力駆動車用のドライブユニットは、小型化しやすい。

実施形態の人力駆動車用の電子装置、および、人力駆動車用のドライブユニッを含む、人力駆動車の電気的な構成を示すブロック図。実施形態の人力駆動車用のドライブユニットの斜視図。図２の人力駆動車用のドライブユニットの平面図。図２の人力駆動車用のドライブユニットの断面図。図４の人力駆動車用の電子装置およびその周辺を拡大して示す断面図。図５の第１基板を第２基板面側から見た平面図。図５のＤ７－Ｄ７線に沿う断面図。図５の第１基板を第１基板面側から見た平面図。図５のＤ９－Ｄ９線に沿う断面図。

＜実施形態＞
図１から図９を参照して、実施形態の人力駆動車用のドライブユニット３０、および、人力駆動車用の電子装置８０について説明する。人力駆動車１０は、少なくとも１つの車輪を有し、少なくとも人力駆動力Ｈによって駆動できる乗り物である。人力駆動車１０は、例えばマウンテンバイク、ロードバイク、シティバイク、カーゴバイク、ハンドバイク、および、リカンベントなど種々の種類の自転車を含む。人力駆動車１０が有する車輪の数は限定されない。人力駆動車１０は、例えば１輪車および３輪以上の車輪を有する乗り物も含む。人力駆動車１０は、人力駆動力Ｈのみによって駆動できる乗り物に限定されない。人力駆動車１０は、人力駆動力Ｈだけではなく、電気モータの駆動力を推進に利用するイーバイク（Ｅ－ｂｉｋｅ）を含む。イーバイクは、電気モータによって推進が補助される電動アシスト自転車を含む。以下、実施形態において、人力駆動車１０を、電動アシスト自転車として説明し、電動アシスト自転車の一例をマウンテンバイクとして説明する。

人力駆動車１０は、ドライブユニット３０に電力を供給するバッテリ１２をさらに含む。バッテリ１２は、１または複数のバッテリ素子を含む。バッテリ素子は、充電池を含む。バッテリ１２は、ドライブユニット３０の制御装置３２に電力を供給するように構成される。バッテリ１２は、好ましくは、制御装置３２と電気ケーブルまたは無線通信装置を介して通信可能に接続される。バッテリ１２は、例えば電力線通信（ＰＬＣ；power line communication）、ＣＡＮ（Controller Area Network）、または、ＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）によってドライブユニット３０の制御装置３２と通信可能である。

好ましくは、ドライブユニット３０は、クランク軸３４まわりに設けられる。好ましくは、ドライブユニット３０は、クランク軸３４を支持するベース部４２を備える。ベース部４２は、人力駆動車１０の車体に取り付けられる。ドライブユニット３０は、電子装置８０と、人力駆動車１０に推進力を付与するように構成されるモータ４４と、を備える。ドライブユニット３０は、減速機４６をさらに備える。ベース部４２は、例えば、ドライブユニット３０のハウジングを構成する。

ベース部４２は、人力駆動車１０のフレームに設けられる。ベース部４２は、例えば、フレームに着脱可能に取り付けられる。ベース部４２は、少なくとも１つの取付部４２Ａを有する。少なくとも１つの取付部４２Ａは、例えば、ベース部４２の外周部に設けられる。少なくとも１つの取付部４２Ａは、それぞれ、孔および雌ねじ部の少なくとも１つを含む。好ましくは、孔および雌ねじ部は、クランク軸３４の回転軸線ＣＡに平行な方向に延びる。少なくとも１つの取付部４２Ａおよびフレームにボルトが係合することによって、ベース部４２がフレームに取り付けられる。ベース部４２は、他の部材を介してフレームに取り付けられてもよい。

好ましくは、ベース部４２は、第１ハウジング４２Ｘおよび第２ハウジング４２Ｙを含む。第１ハウジング４２Ｘは、ベース部４２の第１側壁部４０Ａを含む。第２ハウジング４２Ｙは、ベース部４２の第２側壁部４０Ｂを含む。第１ハウジング４２Ｘと第２ハウジング４２Ｙとは、例えば、ボルト等によって互いに取り付けられる。第１ハウジング４２Ｘおよび第２ハウジング４２Ｙは、収容空間４２Ｚを形成する。好ましくは、モータ４４は、収容空間４２Ｚに配置される。本実施形態において、ベース部４２は、金属によって形成される。ベース部４２を形成する金属は、例えば、アルミニウム合金、または、マグネシウム合金を含む。ベース部４２は、合成樹脂によって形成されてもよい。

モータ４４は、ベース部４２に設けられる。モータ４４は、電気モータを含む。電気モータは、例えば、ブラシレスモータである。モータ４４は、第１回転体１４に回転力を伝達するように構成される。モータ４４は、出力軸４８と、ロータ５０と、ステータ５２とを有する。出力軸４８は、予め定める方向Ａに延び、予め定める方向Ａの第１端部４８Ａにフリーエンドを有する。ロータ５０は、出力軸４８に固定される。ステータ５２は、ロータ５０に対向する。

出力軸４８は、予め定める方向Ａにおいて、第１端部４８Ａとは反対側の第２端部４８Ｂを備える。予め定める方向Ａのうち、出力軸４８の第１端部４８Ａから第２端部４８Ｂに向かう方向を第１方向Ａ１とする。予め定める方向Ａのうち、出力軸４８の第２端部４８Ｂから第１端部４８Ａに向かう方向を第２方向Ａ２とする。好ましくは、モータ４４は、ラジアルギャップ型のモータである。好ましくは、モータ４４は、インナロータ型のモータである。モータ４４は、アウタロータ型のモータであってもよい。モータ４４は、アキシャルギャップ型のモータであってもよい。

モータ４４は、少なくとも１つのモータ軸受４５をさらに含む。少なくとも１つのモータ軸受４５は、第１モータ軸受４５Ａと、第２モータ軸受４５Ｂとを含む。第１モータ軸受４５Ａは、予め定める方向Ａにおける出力軸４８の第１端部４８Ａと、予め定める方向Ａにおける出力軸４８の第２端部４８Ｂと、の間の中間部を回転可能に支持する。第２モータ軸受４５Ｂは、出力軸４８の第２端部４８Ｂを回転可能に支持する。好ましくは、第１モータ軸受４５Ａは、ラジアルベアリングを含む。好ましくは、第２モータ軸受４５Ｂは、ラジアルベアリングを含む。

第１モータ軸受４５Ａは、内輪と、外輪と、内輪および外輪の間に配置される複数の転動体とを含む。第２モータ軸受４５Ｂは、内輪と、外輪と、内輪および外輪の間に配置される複数の転動体とを含む。第１モータ軸受４５Ａの内輪の内径は、第２モータ軸受４５Ｂの内輪の内径よりも大きい。第１モータ軸受４５Ａの外輪の外径は、第２モータ軸受４５Ｂの外輪の外径よりも大きい。第２モータ軸受４５Ｂは、第２側壁部４０Ｂの内面部に形成される凹部４３Ａに支持される。

減速機４６は、ベース部４２に設けられ、モータ４４の駆動力を第１回転体１４に伝達するように構成される。第１回転体１４は、例えば、フロントスプロケットである。好ましくは、ドライブユニット３０は、出力部５４をさらに備える。減速機４６は、ベース部４２の収容空間４２Ｚに配置される。出力部５４は、第１回転体１４が接続される接続部５４Ａを有し、減速機４６に接続される。出力部５４は、予め定める方向Ａに延びる回転軸線Ｃ１まわりに回転するように構成される。

好ましくは、ドライブユニット３０は、クランク軸３４をさらに備える。クランク軸３４は、ベース部４２に設けられ、予め定める方向Ａに延びる。クランク軸３４には、人力駆動力が入力される。クランク軸３４は、少なくとも予め定める第１回転方向Ｒ１に回転する場合に、出力部５４に人力駆動力を伝達するように出力部５４に接続される。好ましくは、クランク軸３４と、出力部５４とは、同軸に設けられる。好ましくは、クランク軸３４の外周部に設けられる。クランク軸３４は、好ましくは、金属によって形成される。本実施形態では、クランク軸３４は、中空軸によって形成される。クランク軸３４は、中実軸によって形成されてもよい。

ベース部４２には、第１孔４２Ｂおよび第２孔４２Ｃが形成される。第１孔４２Ｂは、第１側壁部４０Ａに形成される。第２孔４２Ｃは、第２側壁部４０Ｂに形成される。クランク軸３４は、クランク軸３４の延びる方向において、第１端部３４Ａおよび第２端部３４Ｂを有する。クランク軸３４は、第１孔４２Ｂおよび第２孔４２Ｃを通過して、ベース部４２の収容空間４２Ｚからベース部４２の外部に突出する。第１端部３４Ａは、第１孔４２Ｂからベース部４２の外部に露出する。第２端部３４Ｂは、第２孔４２Ｃからベース部４２の外部に露出する。

出力部５４の少なくとも一部は、第１端部３４Ａのまわりに配置される。出力部５４の少なくとも一部は、第１孔４２Ｂに配置され、接続部５４Ａがベース部４２の外部に露出する。出力部５４は、実質的に円筒形状を有する。好ましくは、出力部５４は、金属によって形成される。接続部５４Ａは、予め定める方向Ａにおいて、出力部５４の第１端部５４Ｃに設けられる。接続部５４Ａは、第１端部５４Ｃの外周部に設けられる。接続部５４Ａは、例えば、スプライン溝を有する。第１端部５４Ｃの内周部には、接続部５４Ａに第１回転体１４が接続される状態において、予め定める方向Ａへの第１回転体１４の移動を規制するロックリングが結合するように構成される雌ねじが形成される。出力部５４の第１端部５４Ｃは、ベース部４２に形成される第１孔４２Ｂを通過して、ベース部４２の収容空間４２Ｚから外部に突出する。好ましくは、接続部５４Ａは、ベース部４２に含まれるハウジングの外部に配置される。

本実施形態において、出力部５４は、クランク軸３４と一体に回転するように構成される。出力部５４は、少なくともクランク軸３４が予め定める第１回転方向Ｒ１に回転する場合に、クランク軸３４と一体に回転するように構成される。本実施形態では、出力部５４は、クランク軸３４が予め定める第１回転方向Ｒ１に回転する場合に、クランク軸３４と一体に回転し、かつ、クランク軸３４が予め定める第１回転方向Ｒ１とは反対の予め定める第２回転方向Ｒ２に回転する場合にも、クランク軸３４と一体に回転する。

例えば、クランク軸３４の外周部および出力部５４の内周部の一方は、少なくとも１つの凸部を有し、クランク軸３４の外周部および出力部５４の内周部の他方は、少なくとも１つの凸部と係合する、少なくとも１つの凹部を有する。本実施形態では、クランク軸３４の外周部に第１セレーションが形成され、出力部５４の内周部に第１セレーションと嵌合する第２セレーションが形成される。第１セレーションは、第２セレーションに圧入されてもよく、接着剤によって固定されてもよい。

出力部５４は、第１ワンウェイクラッチを介してクランク軸３４に接続されてもよい。第１ワンウェイクラッチは、ローラクラッチ、爪式クラッチ、または、スプラグクラッチを含む。第１ワンウェイクラッチは、クランク軸３４が予め定める第１回転方向Ｒ１に回転する場合に、出力部５４がクランク軸３４と一体に回転するように構成される。第１ワンウェイクラッチは、出力部５４は、クランク軸３４が予め定める第２回転方向Ｒ２に回転する場合に、クランク軸３４と出力部５４との相対回転を許容するように構成される。

減速機４６は、モータ４４の回転速度を減速して、第１回転体１４にモータ４４の駆動力を伝達するように構成される。本実施形態では、減速機４６は、モータ４４の回転速度を２段階において減速して第１回転体１４にモータ４４の駆動力を伝達するように構成される。減速機４６は、複数の歯車を含んでいてもよく、一対のプーリーおよびベルトを含んでいてもよく、遊星歯車機構を含んでいてもよく、一対のスプロケットおよびチェーンを含んでいてもよい。

好ましくは、ドライブユニット３０は、第２ワンウェイクラッチ７８をさらに備える。第２ワンウェイクラッチ７８は、減速機４６または、減速機４６と出力部５４との間に設けられる。第２ワンウェイクラッチ７８は、クランク軸３４が予め定める第１回転方向Ｒ１に回転し、かつモータ４４が停止している場合に、クランク軸３４の回転力がモータ４４に伝達されないように、クランク軸３４と、減速機４６のうちの出力部５４に取り付けられる歯車６８との相対回転を許容するように構成される。第２ワンウェイクラッチ７８は、例えば、ローラクラッチ、スプラグ式クラッチ、および、爪式クラッチの少なくとも１つを含む。

制御装置３２は、制御部３３を含む。制御部３３は、予め定める制御プログラムを実行する演算処理装置を含む。演算処理装置は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）またはＭＰＵ（Micro Processing Unit）を含む。演算処理装置は、相互に離れた複数の場所に設けられてもよい。制御部３３は、１または複数のマイクロコンピュータを含んでいてもよい。好ましくは、制御装置３２は、記憶部をさらに含む。記憶部には、各種の制御プログラムおよび各種の制御処理に用いられる情報が記憶される。記憶部は、例えば不揮発性メモリおよび揮発性メモリを含む。不揮発性メモリは、例えば、ＲＯＭ（Read-Only Memory）、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）、および、フラッシュメモリの少なくとも１つを含む。揮発性メモリは、例えば、ＲＡＭ（Random access memory）を含む。

制御装置３２は、収容空間４２Ｚに配置される。制御装置３２は、回路基板３２Ａを含む。回路基板３２Ａは、収容空間４２Ｚに配置される。回路基板３２Ａは、回路基板３２Ａの実装面が予め定める方向Ａに実質的に直交するように配置される。予め定める方向Ａから見て、回路基板３２Ａは、ステータ５２の少なくとも一部と重なるように配置される。ステータ５２は、複数のコイルを含む。ステータ５２は、複数のコイルが電気的に接続される複数の接続端子を含む。複数の接続端子は、予め定める方向Ａに沿って延び、回路基板３２Ａに電気的に接続される。

制御装置３２は、好ましくは、モータ４４の駆動回路３６をさらに備える。駆動回路３６と、制御部３３とは、例えば同一の回路基板３２Ａに設けられてもよい。駆動回路３６は、インバータ回路を含む。駆動回路３６は、バッテリ１２からモータ４４に供給される電力を制御する。駆動回路３６は、制御部３３と、導電線、電気ケーブルまたは無線通信装置などを介して接続される。駆動回路３６は、制御部３３からの制御信号に応じてモータ４４を駆動させる。

本実施形態では、電子装置８０は、制御装置３２の回路基板３２Ａとは別体に設けられる。電子装置８０は、クランク軸３４の近傍に配置される。電子装置８０は、収容空間４２Ｚに配置される。電子装置８０は、第１基板８２と、第２基板８４と、第１コイル８６と、第２コイル８８と、第１センサ９０と、磁気シールド９２と、を備える。

好ましくは、第１基板８２と第２基板８４とは、相対回転可能に構成される。第１基板８２は、人力駆動車１０のフレームに対して相対回転不能に設けられる。好ましくは、第１基板８２は、ベース部４２に対して相対回転不能に設けられる。好ましくは、第１基板８２は、ベース部４２の内壁部に取り付けられる。第１基板８２の外周部には、少なくとも１つの貫通孔８２Ｘが形成される。貫通孔８２Ｘにボルトが挿入されることによって、第１基板８２がベース部４２に固定される。第１基板８２は、別の部材を介してベース部４２に取り付けられてもよい。第１基板８２は、電気コネクタおよび電気ケーブルの少なくとも１つを介して、回路基板３２Ａと電気的に接続される。第１基板８２は、回路基板３２Ａと単一部材として、回路基板３２Ａと一体に形成されていてもよい。

第１基板８２は、第１基板８２の厚み方向Ｂ１において、第１基板面８２Ａと、第２基板面８２Ｂと、を有する。第１基板面８２Ａと、第２基板面８２Ｂと、の少なくとも１つは、絶縁性樹脂によってモールドされていてもよい。第２基板８４は、第２基板８４の厚み方向Ｂ２において、第３基板面８４Ａと、少なくとも一部が第２基板面８２Ｂと対向する第４基板面８４Ｂと、を有する。第３基板面８４Ａと、第４基板面８４Ｂとの少なくとも１つは、絶縁性樹脂によってモールドされていてもよい。

好ましくは、第１基板８２の厚み方向Ｂ１において、第２基板面８２Ｂから第４基板面８４Ｂまでの距離は、０．５ミリメートル以上、かつ、５ミリメートル以下である。好ましくは、第１基板８２の厚み方向Ｂ１の厚さは、０．５ミリメートル以上、かつ、４ミリメートル以下である。好ましくは、第２基板８４の厚み方向Ｂ２の厚さは、０．５ミリメートル以上、かつ、４ミリメートル以下である。

好ましくは、第１基板８２は、第１基板８２の厚み方向Ｂ１に延びる第１貫通孔８２Ｃを有する。好ましくは、第２基板８４は、第２基板８４の厚み方向Ｂ２に延びる第２貫通孔８４Ｃを有する。第１基板８２の厚み方向Ｂ１から見て、第１貫通孔８２Ｃおよび第２貫通孔８４Ｃは、円形に形成される。第１基板８２および第２基板８４は、第１貫通孔８２Ｃおよび第２貫通孔８４Ｃが同心になるように配置される。好ましくは、第２基板８４は、回転体２２と一体回転するように、回転体２２に設けられる。回転体２２には第２基板８４を支持する基板ホルダが設けられる。基板ホルダは、回転体２２の回転軸心に垂直な方向に第２基板８４が平行に配置されるように、第２基板８４を保持する。基板ホルダは、回転体２２に固定される。第２貫通孔８４Ｃの外径は、第１貫通孔８２Ｃの外径よりも小さい。

第１貫通孔８２Ｃは、回転体２２が配置可能に構成される。第２貫通孔８４Ｃは、回転体２２が配置可能に構成される。好ましくは、第１貫通孔８２Ｃの中心軸心および第２貫通孔８４Ｃの中心軸心は、クランク軸３４の回転軸線ＣＡと実質的に一致する。好ましくは、回転体２２は、人力駆動車１０のクランク軸３４を含む。本実施形態では、回転体２２は、クランク軸３４および出力部５４を含む。第１貫通孔８２Ｃには、クランク軸３４の一部分および出力部５４の一部分が配置される。第２貫通孔８４Ｃには、クランク軸３４の一部分および出力部５４の一部分が配置される。

第１センサ９０は、第１基板８２に設けられ、検出対象２０の動きに伴って変化する磁気に応じた信号を出力する。第１センサ９０は、磁気センサを含む。磁気センサは、例えばホールＩＣを含む。好ましくは、検出対象２０は、回転体２２に設けられる磁石２０Ａを含む。磁石２０Ａは、回転体２２の外周部に設けられる。磁石２０Ａは、例えば、リング状に形成される。磁石２０Ａは、回転体２２の外周部の周方向において、２つ以上に分割されてもよい。磁石２０Ａは、回転体２２の外周部の周方向において１つのみ設けられてもよい。好ましくは、第１センサ９０は、回転体２２の回転状態に応じた信号を出力するように構成される。第１センサ９０は、第１センサ９０を通過する磁気の変化に応じた信号を検出することによって、回転体２２の回転状態を検出する。

好ましくは、第１センサ９０は、第１基板面８２Ａに実装される。第１センサ９０は、表面実装によって第１基板面８２Ａに設けられる。好ましくは、第１センサ９０は、第１貫通孔８２Ｃに近接して設けられる。第１センサ９０は、例えば、第１貫通孔８２Ｃに最も近い第１センサ９０の端部が、第１基板８２の厚み方向Ｂ１から見て、第１貫通孔８２Ｃに重なる位置、または、第１貫通孔８２Ｃを規定する第１基板８２の内壁部に重なる位置に配置される。磁石２０Ａの一部は、第１貫通孔８２Ｃに配置される。磁石２０Ａの一部は、第１基板８２の第２基板面８２Ｂを含む平面と、第２基板８４の第４基板面８４Ｂを含む平面との間に配置されてもよい。第１センサ９０は、クランク軸３４の回転軸線ＣＡに垂直な方向において、磁石２０Ａと重なる位置に配置される。

第１センサ９０が検出する信号は、制御装置３２の制御部３３に送信される。第１センサ９０と制御装置３２の制御部３３とは、有線接続されていてもよく、無線接続されていてもよい。第１センサ９０には、制御装置３２を介してバッテリ１２の電力が供給されていてもよい。電子装置８０は、第１センサ９０に電力を供給する電源を備えていてもよい。

第１コイル８６は、第１基板８２に設けられる。第１コイル８６は、第２基板面８２Ｂ、または、第１基板面８２Ａと第２基板面８２Ｂとの間に配置される。好ましくは、第１基板８２は、プリント配線基板である。本実施形態では、第１基板８２は、多層プリント配線基板である。第１コイル８６は、第１基板８２の内部に形成される。第１コイル８６の第１基板面８２Ａ側の面は樹脂材料によって覆われる。第１コイル８６は、第１基板８２を形成する工程において、配線を形成する工程と同様に形成される。

好ましくは、第１コイル８６は、第１貫通孔８２Ｃを囲むように配置される。第１コイル８６は、第１基板８２の厚み方向Ｂ１から見て、円環形状を有する。

第２コイル８８は、第２基板８４に設けられ、第１コイル８６と磁気的に結合するように構成される。第２コイル８８は、第４基板面８４Ｂに設けられてもよく、第２基板８４に埋め込まれていてもよい。本実施形態では、第１コイル８６および第２コイル８８は、磁気共鳴によって第１コイル８６から第２コイル８８に、電力が供給されるように構成される。第１コイル８６および第２コイル８８は、電磁誘導によって第１コイル８６から第２コイル８８に、電力が供給されるように構成されてもよい。好ましくは、第２コイル８８は、第２貫通孔８４Ｃを囲むように配置される。好ましくは、第２コイル８８は、第２基板８４の厚み方向Ｂ２から見て、円環形状を有する。好ましくは、第１コイル８６および第２コイル８８は、実質的に同一形状および同一寸法を有する。

好ましくは、電子装置８０は、検出対象２０に設けられ、回転体２２の歪みを検出するように構成される第２センサ９４をさらに含む。第２センサ９４は、例えば、歪センサを含む。歪センサは、人力駆動力によってクランク軸３４に与えられるトルクに応じた信号を出力するように構成される。歪センサは、歪ゲージを含む。第２センサ９４は、回転体２２または回転体２２と一体に回転するように回転体２２に取り付けられる部材に取り付けられる。本実施形態では、第２センサ９４は、出力部５４の外周部に取り付けられる。クランク軸３４と出力部５４との間に第１ワンウェイクラッチが設けられる場合、第２センサ９４はクランク軸３４と第１ワンウェイクラッチとを接続する部材に設けられる。クランク軸３４と第１ワンウェイクラッチとを接続する部材は、出力部５４と同様に、円筒形状を有する。

第２センサ９４は、第２基板８４に電気的に接続され、第１コイル８６および第２コイル８８を介して電力が供給される。好ましくは、電子装置８０は、第１通信部９６と、第２通信部９８と、を含む。第１通信部９６は、第１基板８２に設けられ、第１コイル８６に電気的に接続される。第２通信部９８は、第２基板８４に設けられ、第２コイル８８および第２センサ９４に電気的に接続され、第１通信部９６と通信するように構成される。第２センサ９４によって検出される回転体２２の歪みは、第２通信部９８および第１通信部９６を介して、制御装置３２の制御部３３に送信される。本実施形態では、第１通信部９６および第２通信部９８は、第１コイル８６および第２コイル８８間の磁気共鳴を利用して、通信を実行する。第１通信部９６は、第１コイル８６および第２コイル８８間の磁気共鳴によって、第２通信部９８に電力を供給する。

好ましくは、第２基板８４は、第２コイル８８によって受信される交流電力を、直流電力に変換する整流回路と、整流回路に電気的に接続されるコンデンサと、を有する。第１通信部９６および第２通信部９８は、ＩＣチップを含む電子回路によって構成される。第１通信部９６および第２通信部９８は、それぞれ変調回路および復調回路を含む。第１通信部９６に含まれる電子部品の少なくとも一部は、第１基板面８２Ａに実装される。第１通信部９６に含まれる電子部品の一部は、第２基板面８２Ｂに実装されてもよい。第２通信部９８に含まれる電子部品の少なくとも一部は、第３基板面８４Ａに実装される。第２通信部９８に含まれる電子部品の一部は、第４基板面８４Ｂに実装されてもよい。

磁気シールド９２は、第１基板８２に設けられ、第１コイル８６と第１センサ９０との間に少なくとも一部が配置される。好ましくは、磁気シールド９２は、金属材料を含む。好ましくは、磁気シールド９２は、第１基板８２に埋め込まれる。磁気シールド９２は、第１コイル８６と第１基板面８２Ａとの間に配置される。磁気シールド９２は、第１基板８２を製造する工程において形成される金属層である。磁気シールド９２は、好ましくは、銅によって構成される。磁気シールド９２は、金によって構成されてもよい。好ましくは、磁気シールド９２は、予め定める周波数の電磁波を低減できる材料によって構成される。予め定める周波数は、例えば、第１コイル８６および第２コイル８８によって発生する電磁波に特有の周波数を含む。予め定める周波数は、例えば、５Ｍヘルツ以上、かつ、１５Ｍヘルツ以下である。予め定める周波数は、例えば、７Ｍヘルツ以上、かつ、９Ｍヘルツ以下である。好ましくは、磁気シールド９２は、第１貫通孔８２Ｃを囲むように配置される。

図９では、第１基板８２の磁気シールド９２を含む断面において、第１コイル８６の位置が破線によって示され、第１センサ９０の位置が、仮想線によって示される。好ましくは、第１基板８２の厚み方向Ｂ１から見て、磁気シールド９２は、第１コイル８６の全体に重なるように形成される。好ましくは、第１基板８２の厚み方向Ｂ１から見て、磁気シールド９２の第１部分９２Ａは、第１コイル８６の内周面８６Ａよりも内側に配置される。好ましくは、第１基板８２の厚み方向Ｂ１から見て、磁気シールド９２の第２部分９２Ｂは、第１コイル８６の外周面８６Ｂよりも外側に配置される。

好ましくは、人力駆動車１０は、車速センサ１６をさらに含む。車速センサ１６は、人力駆動車１０の車速Ｖに関する情報を検出するように構成される。本実施形態では、車速センサは、人力駆動車１０の少なくとも１つの車輪の回転速度に関する情報を検出するように構成される。車速センサ１６は、人力駆動車１０の車速に関する情報を取得できればどのような構成であってもよく、車輪に設けられる磁石を検出するように構成されてもよく、ディスクブレーキに設けられるスリットを検出するように構成されてもよく、光学センサなどを含んで構成されてもよく、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機を含んで構成されてもよい。車速センサ１６は、無線通信装置または電気ケーブルを介して、制御装置３２の制御部３３に接続される。

制御装置３２の制御部３３は、第１センサ９０、第２センサ９４、および、車速センサ１６の少なくとも１つの出力に応じてモータ４４を駆動する。例えば、制御装置３２の制御部３３は、第２センサ９４によって検出される人力駆動力に応じてモータ４４の出力を変更する。例えば、制御装置３２の制御部３３は、第１センサ９０によって出力されるクランク軸３４の回転速度に応じて、モータ４４の出力を変更する。例えば、制御装置３２の制御部３３は、車速センサ１６の出力に応じて、車速が予め定める車速以上になる場合、モータ４４の駆動を停止する。

＜変形例＞
実施形態に関する説明は、本開示に従う人力駆動車用の電子装置および人力駆動車用のドライブユニットが取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本開示に従う人力駆動車用の電子装置および人力駆動車用のドライブユニットは、例えば以下に示される実施形態の変形例、および、相互に矛盾しない少なくとも２つの変形例が組み合わせられた形態を取り得る。以下の変形例において、実施形態の形態と共通する部分については、実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。

・ドライブユニット３０は、人力駆動車１０のハブに設けられてもよい。この場合、ドライブユニット３０は、車輪に推進力を付与するように構成されるハブモータであってもよい。ハブモータは、前輪に設けられてもよく、後輪に設けられてもよい。

本明細書において使用される「少なくとも１つ」という表現は、所望の選択肢の「１つ以上」を意味する。一例として、本明細書において使用される「少なくとも１つ」という表現は、選択肢の数が２つであれば「１つの選択肢のみ」または「２つの選択肢の双方」を意味する。他の例として、本明細書において使用される「少なくとも１つ」という表現は、選択肢の数が３つ以上であれば「１つの選択肢のみ」または「２つ以上の任意の選択肢の組み合わせ」を意味する。

１０…人力駆動車、２０…検出対象、２０Ａ…磁石、２２…回転体、３０…ドライブユニット、３４…クランク軸、４４…モータ、８０…電子装置、８２…第１基板、８２Ａ…第１基板面、８２Ｂ…第２基板面、８２Ｃ…第１貫通孔、８４…第２基板、８４Ａ…第３基板面、８４Ｂ…第４基板面、８６…第１コイル、８６Ａ…内周面、８６Ｂ…外周面、８８…第２コイル、９０…第１センサ、９２…磁気シールド、９２Ａ…第１部分、９２Ｂ…第２部分、９４…第２センサ、９６…第１通信部、９８…第２通信部。

Claims

人力駆動車用の電子装置であって、
第１基板と、
第２基板と、
前記第１基板に設けられる第１コイルと、
前記第２基板に設けられ、前記第１コイルと磁気的に結合する第２コイルと、
前記第１基板に設けられ、検出対象の動きに伴って変化する磁気に応じた信号を出力する第１センサと、
前記第１基板に設けられ、前記第１コイルと前記第１センサとの間に少なくとも一部が配置される磁気シールドと、を備える、電子装置。
前記磁気シールドは、前記第１基板に埋め込まれる、請求項１に記載の電子装置。
前記第１基板は、前記第１基板の厚み方向において、第１基板面と、第２基板面と、を有し、
前記第２基板は、前記第２基板の厚み方向において、第３基板面と、少なくとも一部が前記第２基板面と対向する第４基板面と、を有し、
前記第１センサは、前記第１基板面に実装される、請求項１または２に記載の電子装置。
前記第１コイルは、前記第２基板面、または、前記第１基板面と前記第２基板面との間に配置され、
前記磁気シールドは、前記第１コイルと前記第１基板面との間に配置される、請求項３に記載の電子装置。
前記第１基板の厚み方向から見て、磁気シールドは、前記第１コイルの全体に重なるように形成される、請求項１から４のいずれか一項に記載の電子装置。
前記第１基板の厚み方向から見て、前記磁気シールドの第１部分は、前記第１コイルの内周面よりも内側に配置される、請求項５に記載の電子装置。
前記第１基板の厚み方向から見て、前記磁気シールドの第２部分は、前記第１コイルの外周面よりも外側に配置される、請求項５または６に記載の電子装置。
前記第１基板は、前記第１基板の厚み方向に延びる第１貫通孔を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載の電子装置。
前記第１コイルは、前記第１貫通孔を囲むように配置される、請求項８に記載の電子装置。
前記磁気シールドは、前記第１貫通孔を囲むように配置される、請求項８または９に記載の電子装置。
前記第１センサは、前記第１貫通孔に近接して設けられる、請求項８から１０のいずれか一項に記載の電子装置。
前記第１貫通孔は、回転体が配置可能に構成され、
前記検出対象は、前記回転体に設けられる磁石を含む、請求項８から１１のいずれか一項に記載の電子装置。
前記第１センサは、前記回転体の回転状態に応じた信号を出力するように構成される、請求項１２に記載の電子装置。
前記検出対象に設けられ、前記回転体の歪みを検出するように構成される第２センサをさらに含み、
前記第２センサは、前記第２基板に電気的に接続され、前記第１コイルおよび第２コイルを介して電力が供給される、請求項１２に記載の電子装置。
前記第１基板に設けられ、前記第１コイルに電気的に接続される第１通信部と、
前記第２基板に設けられ、前記第２コイルおよび前記第２センサに電気的に接続され、前記第１通信部と通信するように構成される第２通信部と、を含む、請求項１４に記載の電子装置。
前記第１基板と前記第２基板とは、相対回転可能に構成され、
前記第１基板は、前記人力駆動車のフレームに対して相対回転不能に設けられる、請求項１から１５のいずれか一項に記載の電子装置。
前記磁気シールドは、金属材料を含む、請求項１から１６のいずれか一項に記載の電子装置。
人力駆動車用のドライブユニットであって、
請求項１から１７のいずれか一項に記載の電子装置と、
人力駆動車に推進力を付与するように構成されるモータと、を備える、ドライブユニット。
人力駆動車用のドライブユニットであって、
請求項１２から１５のいずれか一項に記載の電子装置と、
人力駆動車に推進力を付与するように構成されるモータと、を備える、ドライブユニット。
前記回転体は、前記人力駆動車のクランク軸を含む、請求項１９に記載のドライブユニット。