JP2024002775A - モータユニット、電動自転車及びカバー部材 - Google Patents

Abstract

【課題】ケースに形成された軸孔の内周縁と出力体との間の隙間から異物が侵入しにくいモータユニット、電動自転車及びカバー部材を提供する。【解決手段】モータユニット３は、ケース４と、モータ５と、出力体８と、伝達機構３１と、カバー部材２と、を備える。モータ５は、ケース４内に収容される。出力体８は、ケース４に形成される軸孔４２１を通って軸線方向にケース４を貫通して軸線回りに回転可能に配置される。伝達機構３１は、ケース４内に収容され、モータ５からの力を出力体８に伝達する。カバー部材２は、軸孔４２１の内周縁と出力体８との間の隙間を覆う。【選択図】図３

Description

本開示は、モータユニット、電動自転車及びカバー部材に関する。

特許文献１に、従来の電動自転車用駆動装置が記載されている。特許文献１記載の電動自転車用駆動装置は、駆動装置ハウジングと、駆動装置ハウジング内に収容される駆動装置と、駆動装置ハウジングに形成される軸孔を通って配置される回転部材の小径部と、駆動装置ハウジング内に収容され、駆動装置からの力を回転部材の小径部に伝達する歯車減速機と、を備えている。

特開２０１４－１９８５６７号公報

上述した従来の電動自転車用駆動装置にあっては、駆動装置ハウジングに形成された軸孔の内周縁と回転部材の小径部との間の隙間を覆う部材がないため、泥や砂等の異物が隙間から侵入してしまい、例えば軸受を傷めやすいといった問題があった。

本開示は上記従来の問題点に鑑み、ケースに形成された軸孔の内周縁と出力体との間の隙間から異物が侵入しにくいモータユニット、電動自転車及びカバー部材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、モータと、出力体と、伝達機構と、カバー部材と、を備える。前記モータは、前記ケース内に収容される。前記出力体は、前記ケースに形成される軸孔を通って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。前記伝達機構は、前記ケース内に収容され、前記モータからの力を前記出力体に伝達する。前記カバー部材は、前記軸孔の内周縁と前記出力体との間の隙間を覆う。

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と、フレームと、を備えている。

上記課題を解決するために、一形態のカバー部材は、ケースと、モータと、出力体と、伝達機構と、を備えるモータユニットに設けられる。前記モータは、前記ケース内に収容される。前記出力体は、前記ケースに形成される軸孔を通って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。前記伝達機構は、前記ケース内に収容され、前記モータからの力を前記出力体に伝達する。前記カバー部材は、前記軸孔の内周縁と前記出力体との間の隙間を覆う。

本開示の上記一形態に係るモータユニット、電動自転車及びカバー部材にあっては、ケースに形成された軸孔の内周縁と出力体との間の隙間から異物が侵入しにくい。

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フレーム及びモータユニットの断面図である。 図３は、同上のモータユニット（但しカバー部材等を除く）の入力軸、モータの回転軸及び伝達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４は、同上のモータユニットの要部断面図である。 図５Ａは、同上のモータユニットのカバー部材の正面図である。図５Ｂは、図５ＡのＸ－Ｘ線断面図である。 図６は、同上のモータユニットの押さえ部材の正面図である。 図７は、同上のモータユニットのケースの第２分割体の正面図である。 図８は、同上の第２分割体に押さえ部材とカバー部材とを取り付けた状態の正面図である。 図９は、第二実施形態に係るモータユニットの要部断面図である。

本開示は、モータユニット、二輪車及びカバー部材に関し、更に詳しくは、ケースと、モータと、出力体と、伝達機構と、を備えるモータユニット、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と、モータユニットに設けられるカバー部材に関する。

以下、本開示のモータユニット、電動自転車及びカバー部材の第一実施形態について、図１～図８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する。また、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。

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１０７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。

図２に示すように、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。図１に示すように、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。

図２に示すように、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、図１に示すように、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１０７が固定される。

図２に示すように、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１０７が固定される。ブラケット１０７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１０７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１０７に支持される。ブラケット１０７の内面とモータユニット３の外面との間に、配線空間１０８が形成される。

図１に示すように、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、図２に示すように、ブラケット１０７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（図１参照）が装着されるバッテリ装着部１６を有する。バッテリ装着部１６は、ブラケット１０７に形成される下支持部１６１と、下パイプ１０３に形成される上支持部１６２と、を有する。下支持部１６１は、バッテリ１５の下端部が脱落しにくいように装着されて、バッテリ１５を支持する。また、下支持部１６１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１６３の一端が電気的に接続される。

上支持部１６２は、バッテリ１５の上端部が装着されて、バッテリ１５が脱落しないようにバッテリ１５をロックするロック装置を有する。

また、下パイプ１０３及び配線空間１０８内には、変速操作部と変速機構とをつなぐ変速ワイヤ１７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３等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、伝達機構３１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、伝達機構３１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。なお、ケース４については、後で更に詳しく説明する。

第１分割体４１では、内部の収容空間が右方に開放される。また、第１分割体４１は、モータカップ５７を有する。モータカップ５７は、左方に突出して内部にモータ５を収容する。モータカップ５７は、第１分割体４１の一部に取り付けられる。モータカップ５７は、ボルトよりなる締結部材５７１により第１分割体４１と固定される。

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（不図示）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に取り付けられるモータカップ５７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。ロータ５２、ステータ５３と回転軸５１の一部が、モータカップ５７内に位置する。回転軸５１は、軸線方向が左右方向を向くように、回転可能に収容される。回転軸５１は、ステータ５３から一方（第一実施形態では右方）に突出しており、突出した部分の外面に伝達機構３１と噛み合う歯部５４が形成されている。回転軸５１の右端部は、第２分割体４２に配置された回転軸支持軸受５５１に支持される。回転軸５１の左端部は、ステータ５３より特に突出しておらず、モータカップ５７に配置された回転軸支持軸受５５２に支持される。

入力軸６は、軸線６０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６０回りに回転可能に配置される。入力軸６は、第一実施形態では中実部材により構成される筒状をしたものであるが、中空部材により構成されてもよい。

ケース４は、入力軸６を回転可能に支持する第１軸受４５を、軸線６０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６が通る軸孔４１１が形成されており、この軸孔４１１の内側に、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。

第１軸受４５と第１分割体４１との間には、Ｏリングからなるシール部材３７１が配置される。シール部材３７１が配置されることにより、第１軸受４５に供給されているグリースが漏れにくくなる。本実施形態では、第１軸受４５と第１分割体４１との間には、Ｏリングからなるシール部材３７１を配置したが、シール部材３７１を用いることなく、第１軸受４５を第１分割体４１に圧入してもよい。

また、ケース４は、入力軸６を回転可能に支持する第２軸受４６を軸線６０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６が通る軸孔４２１が形成されており、この軸孔４２１の内側に、第２軸受４６が配置されている。第一実施形態では、入力軸６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。

第２軸受４６と第２分割体４２との間には、Ｏリングからなるシール部材３７３が配置される。シール部材３７３が配置されることにより、第２軸受４６に供給されているグリースが漏れにくくなる。

なお、シール部材３７１、３７３は、ＯリングではなくＤリング等であってもよく、特に限定されない。

また、軸孔４２１には、カバー部材２が設けられる。カバー部材２については後で詳述する。

入力軸６の端部には、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、図１に示すように、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６に人力の回転力を伝えることができる。

入力体７は、入力軸６の外周面に沿って配置され、入力軸６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６０方向が左右方向を向き、入力軸６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６の左右方向の長さよりも短い。入力体７と入力軸６は、軸線６０方向の一部に、軸線６０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７１１、６１を有する。第一実施形態では、入力体７（更に詳しくは後述する第１入力体７１）の左端部とこの部分に対応する入力軸６に、スプライン部又はセレーション部等からなる嵌合部７１１、６１が形成されている。嵌合部７１１、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、第１入力体７１と、第２入力体７２とに分割されている。第１入力体７１は、入力軸６に連結される。第１入力体７１は、左右方向において入力軸６の一部に位置し、第１分割体４１内に収容される。第１入力体７１の左端部に、入力軸６と嵌合する嵌合部７１１が形成される。第１入力体７１の左端部の嵌合部７１１よりも右の部分においては、入力軸６との間に隙間７０が形成されている。これにより、筒状をした第１入力体７１の内部へ入力軸６を挿入しやすくなっている。

第２入力体７２は、軸線６０方向において第１入力体７１と異なる位置（第一実施形態では第１入力体７１の右方）に位置して第１入力体７１に連結され、出力体８に回転力を伝達する。ただし、第２入力体７２は、第１入力体７１と、左右方向において一部が同じ位置に位置してもよい。第一実施形態では、第１入力体７１の右端部の径方向の外側に第２入力体７２の左端部が位置しており、径方向に重なっている。第１入力体７１と第２入力体７２とは、軸線６０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７１２、７２１を有する。第一実施形態では、第１入力体７１の右端部と第２入力体７２の左端部とに、スプライン部又はセレーション部等からなる嵌合部７１２、７２１が形成されている。なお、本発明において「径方向に重なる」とは、各対象物の少なくとも一部が径方向に観て重なる状態をいう。

出力体８は、入力軸６の外周面に沿って軸線６０回りに回転可能に配置され、入力体７から回転力を受ける。出力体８は、概ね筒状をした部材で、その軸線６０方向が左右方向を向き、入力軸６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６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６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。

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３に示すように、第一実施形態では、入力体７と出力体８との間に、ワンウェイクラッチ３２が配置される。ワンウェイクラッチ３２は、入力体７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、ワンウェイクラッチ３２は、後述する伝達機構３１を介して出力体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。第一実施形態では、ワンウェイクラッチ３２は、ラチェットを有し、グリースが供給される。なお、ワンウェイクラッチ３２は、様々なものが適宜利用可能であり、限定されない。例えば、ローラー型ワンウェイクラッチやスプラグ式ワンウェイクラッチを用いてもよい。

出力体８は、軸線６０方向において入力体７と重なっている部分において、外周面側にウェブ８１と、リム８２と、を有する。ウェブ８１は、径方向の外側に向けて突出する。リム８２は、ウェブ８１の径方向の外端部に連続する。リム８２の軸線６０方向の長さは、ウェブ８１の軸線６０方向の長さよりも長い。リム８２は、外周面に、伝達機構３１に噛み合う歯部８３を有する。

伝達機構３１は、ケース４内に収容され、モータ５の回転を出力体８に伝達する。伝達機構３１は、第１伝達歯車３１１と、第２伝達歯車３１２と、を有する。第１伝達歯車３１１は、モータ５の回転軸５１の回転力によって回転する。第一実施形態では、第１伝達歯車３１１は、筒状をした部材により構成され、外周面にモータ５の回転軸５１に形成された歯部５４と噛み合う歯部３１３が形成されている。第１伝達歯車３１１は、伝達機構３１が有する伝達回転軸３１０の外周面に沿って配置される。

伝達回転軸３１０は、軸線方向が左右方向を向くように、回転可能にケース４に収容される。伝達回転軸３１０は、モータ５の回転軸５１よりも後方に位置し、左右方向においては、回転軸５１のステータ５３から右方に突出している部分と略同じ位置に配置される。伝達回転軸３１０の右端部は、第２分割体４２に配置された伝達回転軸支持軸受３１４に支持される。

第１伝達歯車３１１は、ワンウェイクラッチ３１５を介して伝達回転軸３１０に連結される。ワンウェイクラッチ３１５は、第１伝達歯車３１１に、加速方向の回転力がかかる場合にこの回転力を伝達回転軸３１０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伝達回転軸３１０に伝達しない。また、伝達回転軸３１０に、加速方向の回転力がかかる場合にこの回転力を第１伝達歯車３１１に伝達しない。

伝達回転軸３１０のワンウェイクラッチ３１５が固定された部分の右側に、第２伝達歯車３１２が伝達回転軸３１０と一体に回転するように固定される。第２伝達歯車３１２は、伝達回転軸３１０を介して第１伝達歯車３１１から受ける回転力を、出力体８が有する歯部８３に伝達する。第２伝達歯車３１２は、外周面に、出力体８のリム８２に形成される歯部８３に噛み合う歯部３１６を有する。伝達機構３１は、第１伝達歯車３１１及び第２伝達歯車３１２により、モータ５の回転を出力体８に減速して伝達する。すなわち、第一実施形態における伝達機構３１は、減速機構である。

運転者が、電動自転車１のペダル１８１を漕ぐことにより、入力軸６に、加速方向の回転力がかかる。入力軸６が回転すると、第１入力体７１及び第２入力体７２は、入力軸６と一体に回転する。第２入力体７２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と噛み合う第１伝達歯車３１１が加速方向に回転する。第１伝達歯車３１１が加速方向の回転力は、ワンウェイクラッチ３１５を介して伝達回転軸３１０及び伝達回転軸３１０に固定される第２伝達歯車３１２に伝達され、第２伝達歯車３１２は加速方向に回転する。第２伝達歯車３１２の加速方向の回転力は、第２伝達歯車３１２と噛み合う出力体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。

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を駆動させない場合について説明する。この場合、出力体８が加速方向に回転しているため、出力体８と噛み合う第２伝達歯車３１２及び伝達回転軸３１０は加速方向に回転するが、伝達回転軸３１０の加速方向の回転力は、ワンウェイクラッチ３１５により第１伝達歯車３１１に伝達しない。これにより、モータ５を駆動させない場合に、回転軸５１及びロータ５２が回転するのが阻止される。

電動自転車１にあっては、入力軸６にかかっているトルク及び入力軸６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６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。

第一実施形態では、第１入力体７１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、第１入力体７１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６の単位時間当たりの回転数は、回転検出部３４により検出される。回転検出部３４は、回転軸ユニット３０の外周面に沿う、軸線６０方向の一部の範囲に配置される。

第一実施形態では、入力体７の外周面側であって、トルク検出部３３のコイル３３２の右側に、周方向に一定間隔で歯部及び歯部の間に形成される通光部を有する回転体３４１が、入力体７と一体に回転するように固定されている。更に、回転体３４１の歯部を左右から挟むように光センサ３４２が配置される。光センサ３４２は、歯部の左側に配置される出光部３４３と、歯部の右側に配置される受光部３４４と、を有するが、出光部３４３及び受光部３４４の位置関係は限定されない。このような回転体３４１及び光センサ３４２を有する回転検出部３４としては、様々なものが適宜利用可能である。また、回転検出部３４は、回転体３４１及び光センサ３４２を有するものに限定されない。

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。

モータユニット３は、軸線６０方向における第１軸受４５と第２軸受４６との間に位置する第３軸受４７を有する。第３軸受４７は、入力体７を回転可能に支持する。第一実施形態では、第３軸受４７は、ボールベアリングにより構成される。なお、第３軸受４７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。

以下に、図３～図５Ｂに基づいてカバー部材２について説明する。カバー部材２は、図４Ａに示すように、ケース４の軸孔４２１の内周縁と出力体８との間の隙間を覆うものである。出力体８は、ケース４に対して相対的に回転するため、ケース４の軸孔４２１の内周縁と出力体８との間に隙間が形成されるように設計されている。このため、モータユニット３にカバー部材２が設けられない場合、軸孔４２１の内周縁と出力体８との間の隙間から、泥や砂といった異物が侵入しやすくなる。軸孔４２１の内周縁と出力体８との間の隙間から異物が侵入すると、異物がボールベアリングからなる第２軸受４６内に侵入して第２軸受４６のボールや軌道輪を損傷するおそれがある。そこで、本開示においては、軸孔４２１の内周縁と出力体８との間の隙間を覆うカバー部材２が設けられている。

第一実施形態では、カバー部材２は、ケース４に取り付けられて、出力体８に対して相対的に回転可能である。カバー部材２は、ゴムにより形成される。図５Ａに示すように、カバー部材２は、ケース４に取り付けられた状態で軸線６０回りに環状の板状をした取付部２１を有する。取付部２１は、図４Ａに示すように、ケース４（第２分割体４２）の表面に取り付けられる。カバー部材２は、取付部２１より突出する突出部２２を有する。突出部２２は、取付部２１の周方向に三等分される位置にそれぞれ形成され、合計３個形成される。突出部２２のそれぞれには、貫通孔２３が形成される。カバー部材２がケース４に取り付けられることにより、カバー部材２自体が回転せずにすみ、カバー部材２の脱落や劣化を抑制することができる。

図５Ｂに示すように、カバー部材２は、ヒレ部２４と、位置決め部２５と、を有する。ヒレ部２４は、取付部２１の内周縁より取付部２１の中心側に向けて延びる、環状をしたものである。ヒレ部２４は、両方の面がそれぞれ内面２４１と外面２４２となる。図４Ａに示すように、内面２４１は、カバー部材２がケース４に取り付けられた状態でケース４の内方を向く面である。また、外面２４２は、カバー部材２がケース４に取り付けられた状態でケース４の外方を向く面であり、泥や砂といった異物が当たってこれらの異物の侵入を阻止する面である。ヒレ部２４は、カバー部材２がケース４に取り付けられた状態で、取付部２１から出力体８に向けて延び、出力体８に接触するように設計されている。ヒレ部２４が出力体８に接触することで、軸孔４２１の内周縁と出力体８との間の隙間をより小さくするか又は無くすことができる。

第一実施形態では、図５Ｂに示すように、取付部２１の板面に沿う方向に対してヒレ部２４が延びる向きがなす角度θ１は、４０度である。

位置決め部２５は、取付部２１の内周縁近傍のヒレ部２４よりも幾分か取付部２１の内部側の部分に形成される、環状をしたものである。第一実施形態では、取付部２１の板面に沿う方向に対して位置決め部２５が延びる向きがなす角度は、９０度である。位置決め部２５は、図４Ａに示すように、カバー部材２がケース４に取り付けられた状態で、軸孔４２１の内周縁と対向又は接触する。位置決め部２５は、カバー部材２がケース４に取り付けられる際に、カバー部材２をケース４の所定の取り付け位置に取り付けやすいように、カバー部材２に形成されている。

位置決め部２５は、カバー部材２がケース４に取り付けられた状態で、位置決め部２５と出力体８との間に隙間が形成されるように設計されている。位置決め部２５が出力体８に接触するようにすると、位置決め部２５が出力体８から押されて取付部２１がケース４から離れてヒレ部２４が出力体８から離れると、軸孔４２１の内周縁と出力体８との間の隙間を覆いきれずに隙間が形成されてしまう。このため、カバー部材２がケース４に取り付けられた状態で位置決め部２５と出力体８との間に隙間が形成されるように設計することで、位置決め部２５が出力体８から押されるのを抑制し、ヒレ部２４が出力体８から離れて軸孔４２１の内周縁と出力体８との間に隙間が形成されてしまうのを抑制している。

また、位置決め部２５は、カバー部材２がケース４に取り付けられた状態で、位置決め部２５の側面とケース４（第２分割体４２）との間に隙間が形成されるように設計されている。位置決め部２５の側面がケース４に接触するようにすると、位置決め部２５の側面とケース４との間に摩擦力が発生する。位置決め部２５の側面とケース４との間に摩擦力が発生する場合、何らかの力により取付部２１がケース４から離れてヒレ部２４が出力体８から離れ、この状態が摩擦力により保持されると、軸孔４２１の内周縁と出力体８との間の隙間を覆いきれずに隙間が形成されてしまう。このため、カバー部材２がケース４に取り付けられた状態で位置決め部２５の側面とケース４との間に隙間が形成されるように設計することで、位置決め部２５の側面とケース４との間の摩擦力によりヒレ部２４が出力体８から離れて軸孔４２１の内周縁と出力体８との間に隙間が形成された状態が保持されるのを抑制している。

次に、カバー部材２のケース４への取り付けについて説明する。カバー部材２は、押さえ部材９によりケース４に取り付けられる。図６に示すように、押さえ部材９は、ケース４に取り付けられた状態で軸線６０回りに環状の板状をした取付部９１を有する。取付部９１は、図４Ａに示すように、ケース４（第２分割体４２）の表面にカバー部材２を介して取り付けられる。押さえ部材９は、取付部９１より突出する突出部９２を有する。突出部９２は、取付部９１の周方向に三等分される位置にそれぞれ形成され、合計３個形成される。突出部９２のそれぞれには、貫通孔９３が形成される。

カバー部材２が取り付けられるケース４（第２分割体４２）は、図４Ｂ、図７に示すように、カバー部材２の貫通孔２３及び押さえ部材９の貫通孔９３に対応する位置に、ねじ孔４２３が形成される。第一実施形態では、ねじ孔４２３はボス孔であり、ねじ孔４２３を形成するためのボス部４２２が形成されている。ねじ孔４２３は、第２分割体４２の軸孔４２１の周縁部の周方向に三等分される位置にそれぞれ形成され、合計３個形成される。

図４Ｂに示すように、カバー部材２をケース４に取り付けるには、まず、カバー部材２の貫通孔２３内にそれぞれ第２分割体４２のボス部４２２が通るように、カバー部材２を第２分割体４２に装着する。貫通孔２３の内径は、ボス部４２２の外径よりも大きいが、その差は、位置決め部２５の側面と第２分割体４２との間に隙間（図４Ａ参照）よりも小さい。これにより、貫通孔２３内のいかなる位置にボス部４２２が位置していても、位置決め部２５の側面と第２分割体４２とが接触しないようにすることができる。

また、カバー部材２を第２分割体４２に接触させると、ヒレ部２４が第２分割体４２の接触面８４に接触する。ここで、接触面８４は、軸線６０に直交する方向に対してなす角度θ２が３０度であるため、取付部２１の板面に沿う方向に対してヒレ部２４が延びる向きがなす角度θ１の４０度（図５Ｂ参照）と合わせて、ヒレ部２４の延びる方向と出力体８の接触面８４とがなす角度のうちの内面２４１側の角度θが７０度となる。角度θが９０度未満となることにより、ヒレ部２４を接触面８４に接触させる際に、ヒレ部２４がケース４の奥方に入り込むように曲げられてしまい、ヒレ部２４の接触面８４との接触が確実に行われにくくなることを抑制することができる。また、設計上、ヒレ部２４と出力体８とがオーバーラップするようにしたことで、ヒレ部２４と出力体８とを確実に接触させやすくなる。

次に、第２分割体４２のボス部４２２と押さえ部材９の貫通孔９３の位置が合うように、押さえ部材９をカバー部材２に重ねる。

最後に、図８に示すように、ねじ４２４を貫通孔９３に通して、ねじ孔４２３にねじ４２４をねじ込んで第２分割体４２に締結して、カバー部材２のケース４への取り付けが完了する。

これにより、軸孔４２１の内周縁と出力体８との間の隙間から、泥や砂といった異物が侵入しようとしても、ヒレ部２４により異物の侵入が阻止されて、この隙間から異物が侵入しにくくなる。この結果、軸孔４２１の内周縁と出力体８との間の隙間から異物が侵入した場合に、異物がボールベアリングからなる第２軸受４６内に侵入して第２軸受４６のボールや軌道輪を損傷することが抑制される。

次に、第二実施形態のモータユニット３について、図９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。以下、主に第一実施形態と異なる部分について説明する。

第一実施形態では、カバー部材２は、押さえ部材９によりケース４に取り付けられるものであった。これに対して第二実施形態では、押さえ部材９を用いずにカバー部材２がケース４に取り付けられる。カバー部材２は、両面テープ９５により、ケース４に取り付けられる。

第二実施形態においては、押さえ部材９及びねじ４２４を用いないため、部材が少なくてすむ。また、ねじ４２４がねじ込まれるねじ孔４２３及びボス部４２２が不要となる。

また、位置決め部２５は、カバー部材２がケース４に取り付けられた状態で、位置決め部２５の側面とケース４（第２分割体４２）との間に隙間が形成されるように設計されている。第二実施形態では押さえ部材９が用いられないため、位置決め部２５の側面がケース４に接触するようにすると、何らかの力により取付部２１がケース４から離れてヒレ部２４が出力体８から大きく離れ、この状態が保持されるおそれがある。位置決め部２５の側面とケース４との間に隙間が形成されるように設計することで、このような不具合の発生を抑制するという顕著な効果が得られる。

次に、第一実施形態及び第二実施形態の変形例について説明する。

伝達機構３１は、減速機構に限定されない。

カバー部材２は、出力体８に取り付けられて、ケース４に対して相対的に回転可能であってもよい。また、この場合、カバー部材２は、ケース４に接触してもよい。

カバー部材２のうち、ヒレ部２４のみがゴムで形成され、ヒレ部２４以外の部分がゴム以外で形成されてもよい。カバー部材２の材質は、ゴムでなくてもよい。なお、ヒレ部２４は、ゴム以外ではエラストマー等の可撓性を有する材料により形成されることが好ましい。

取付部２１は環状に形成されなくてもよく、取付部２１の形状は限定されない。

突出部２２の個数や設けられる位置は限定されない。また、突出部２２はカバー部材２に設けられなくてもよい。

ヒレ部２４は環状に形成されなくてもよい。ヒレ部２４の形状は限定されない。

取付部２１の板面に沿う方向に対してヒレ部２４が延びる向きがなす角度θ１は、３５度以上４０度以下であることが好ましいが、３０度以上４０度以下、３５度以上４５度以下、３０度以上４５度以下、又は２０度以上６０度以下等であってもよく、特に限定されない。

位置決め部２５は環状に形成されなくてもよい。位置決め部２５の形状は限定されない。

取付部２１の板面に沿う方向に対して位置決め部２５が延びる向きがなす角度は、９０度であることが好ましいが、８５度以上９５度以下、８０度以上１００度以下、６０度以上１２０度以下であってもよく、特に限定されない。

位置決め部２５は、カバー部材２がケース４に取り付けられた状態で、出力体８と接触してもよい。

カバー部材２がケース４に取り付けられた状態で、位置決め部２５の側面とケース４とが接触してもよい。

取付部９１は環状に形成されなくてもよく、取付部９１の形状は限定されない。

突出部９２の個数や設けられる位置は限定されない。また、突出部９２は押さえ部材９に設けられなくてもよい。

ボス部４２２及びねじ孔４２３の個数や設けられる位置は限定されない。また、ねじ孔４２３はボス孔でなくてもよく、この場合にはボス部４２２は設けられなくてもよい。

ヒレ部２４の延びる方向と出力体８の接触面８４とがなす角度のうちの内面２４１側の角度θは、６０度以上８０度以下であることが好ましいが、特に限定されない。

以上、述べた実施形態及び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、モータ５と、出力体８と、伝達機構３１と、カバー部材２と、を備える。モータ５は、ケース４内に収容される。出力体８は、ケース４に形成される軸孔４２１を通って軸線６０方向にケース４を貫通して軸線６０回りに回転可能に配置される。伝達機構３１は、ケース４内に収容され、モータ５からの力を出力体８に伝達する。カバー部材２は、軸孔４２１の内周縁と出力体８との間の隙間を覆う。

第１の態様によれば、軸孔４２１の内周縁と出力体８との間の隙間から、泥や砂といった異物が侵入するのが抑制される。

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、カバー部材２は、ケース４に取り付けられて、出力体８に対して相対的に回転可能である。

第２の態様によれば、カバー部材２自体が回転せずにすみ、カバー部材２の脱落や劣化を抑制することができる。

第３の態様は、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、カバー部材２は、出力体８に接触する。

第３の態様によれば、軸孔４２１の内周縁と出力体８との間の隙間をより小さくするか又は無くすことができる。

第４の態様は、第３の態様との組み合わせにより実現され得る。第４の態様では、カバー部材２は、出力体８に接触して、両方の面がそれぞれ内面２４１と外面２４２となるヒレ部２４を有する。ヒレ部２４の延びる方向と出力体８の接触面８４とがなす角度のうちの内面側の角度が６０度以上８０度以下である。

第４の態様によれば、ヒレ部２４を接触面８４に接触させる際に、ヒレ部２４が曲げられて接触面８４の広い部分がヒレ部２４に覆われずに露出してしまうことを抑制しやすくなる。

第５の態様は、第１～４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、カバー部材２は、軸孔４２１の内周縁と対向又は接触する位置決め部２５を有する。位置決め部２５と出力体８との間に隙間が形成される。

第５の態様によれば、位置決め部２５が出力体８から押されて軸孔４２１の内周縁と出力体８との間の隙間が形成されたり隙間が大きくなったりするのを抑制する。

第６の態様は、第１～５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、電動自転車１は、第１～５のいずれかの態様のモータユニット３と、フレーム１０と、を備える。

第６の態様によれば、軸孔４２１の内周縁と出力体８との間の隙間から、泥や砂といった異物が侵入するのが抑制される。

第７の態様のカバー部材２は、ケース４と、モータ５と、出力体８と、伝達機構３１と、を備えるモータユニット３に設けられる。モータ５は、ケース４内に収容される。出力体８は、ケース４に形成される軸孔４２１を通って軸線６０方向にケース４を貫通して軸線６０回りに回転可能に配置される。伝達機構３１は、ケース４内に収容され、モータ５からの力を出力体８に伝達する。カバー部材２は、軸孔４２１の内周縁と出力体８との間の隙間を覆う。

第７の態様によれば、軸孔４２１の内周縁と出力体８との間の隙間から、泥や砂といった異物が侵入するのが抑制される。

１ 電動自転車
１０ フレーム
２ カバー部材
２４ ヒレ部
２４１ 内面
２４２ 外面
２５ 位置決め部
３ モータユニット
３１ 伝達機構
４ ケース
４２１ 軸孔
５ モータ
６０ 軸線
８ 出力体
８４ 接触面

Claims (7)

1. ケースと、
   前記ケース内に収容されるモータと、
   前記ケースに形成される軸孔を通って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出力体と、
   前記ケース内に収容され、前記モータからの力を前記出力体に伝達する伝達機構と、
   前記軸孔の内周縁と前記出力体との間の隙間を覆うカバー部材と、を備える
   モータユニット。
2. 前記カバー部材は、前記ケースに取り付けられて、前記出力体に対して相対的に回転可能である
   請求項１に記載のモータユニット。
3. 前記カバー部材は、前記出力体に接触する
   請求項２に記載のモータユニット。
4. 前記カバー部材は、前記出力体に接触して、両方の面がそれぞれ外面と内面となるヒレ部を有し、
   前記ヒレ部の延びる方向と前記出力体の接触面とがなす角度のうちの前記内面側の角度が６０度以上８０度以下である
   請求項３に記載のモータユニット。
5. 前記カバー部材は、前記軸孔の内周縁と対向又は接触する位置決め部を有し、
   前記位置決め部と前記出力体との間に隙間が形成される
   請求項１～４のいずれか一項に記載のモータユニット。
6. 請求項１～４のいずれか一項に記載のモータユニットと、フレームと、を備える
   電動自転車。
7. ケースと、
   前記ケース内に収容されるモータと、
   前記ケースに形成される軸孔を通って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出力体と、
   前記ケース内に収容され、前記モータからの力を前記出力体に伝達する伝達機構と、を備えるモータユニットに設けられ、
   前記軸孔の内周縁と前記出力体との間の隙間を覆う
   カバー部材。

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