JP4726552B2

JP4726552B2 - 電動自転車

Info

Publication number: JP4726552B2
Application number: JP2005178663A
Authority: JP
Inventors: 宏一郎鶴岡; 正人谷田; 直樹帯田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-06-20
Filing date: 2005-06-20
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2025-06-20
Also published as: JP2006353045A

Description

本発明は電動自転車に関する。

ペダルからの人の踏力による人力駆動力に、電動モータにより発生するモータ駆動ユニットの補助駆動力を加えることができるように構成した電動自転車は既に知られている（例えば、特許文献１等）。

この種の電動自転車は、図７、図８に示すように、ペダル１からの踏力を、モータ駆動ユニット２内部に設けられたトルクセンサ３により検出し、この踏力に応じて電動モータ４で発生した補助駆動力を減速機構５を介して駆動スプロケット６から出力し、これらの人力駆動力と補助駆動力とを合わせてチェーン７を介して後輪８側に伝達し、これにより坂道などでも楽に走行できるように構成している。なお、図７における１９は、モータ駆動ユニット２の右側（進行方向に向かって右側：以下、左側、右側とは進行方向に向かって左側、右側をいう）に取り付けられたチェーンガイド装置で、チェーン７が良好に駆動スプロケット６に噛み合うように案内している。また、２０は、モータ駆動ユニット２に給電するバッテリユニットである。

図８に示すように、モータ駆動ユニット２内は、クランク軸９が挿通されて回転自在に支持されているとともに、クランク軸９に外嵌されたクランク外嵌軸１０に対して隙間を介して臨むようにトルクセンサ３が配設されたトルク検出部１１と、電動モータ４が収容されているモータ部１２と、電動モータ４の出力軸４ａが突入されているとともにこの出力軸４ａに噛み合う減速歯車５ａなどの減速機構５が収容されている減速機構部１３と、制御回路１６が収容されている制御回路部１７とに区分され、これらトルク検出部１１、モータ部１２、減速機構部１３および制御回路部１７がそれぞれ独立した空間に配置されている。なお、２１は、クランク軸９と一体的に回転して、人力駆動力をチェーン７に伝達するクランクスプロケットである。

モータ駆動ユニット２の外殻部分などをなすユニットケース１５について、図８および図９（ユニットケースだけを示す）を参照しながら、具体的に述べると、ユニットケース１５は、モータ部１２の外殻をなすモータケース部１５ａと、モータ部１２以外の部分、すなわち、トルク検出部１１、制御回路部１７および減速機構部１３の左側（電動自転車の進行方向に向かって左側）の側壁部（トルク検出部１１については左側筒状部分）などをなす左ケース部１５ｂと、右側の側壁部（トルク検出部１１については右側筒状部分）などをなす右ケース部１５ｃとから構成され、これらのケース部１５ａ，１５ｂ，１５ｃが複数のボルト等を用いて組み付けられる。そして、左ケース部１５ｂにおいてモータ部１２に臨む箇所である隔壁部１５ｄにより、モータ部１２と、減速機構部１３および制御回路部１７とが左右に仕切られている。また、左ケース部１５ｂの一部（電動モータ４の回転軸を回転自在に支持する右側のモータ軸受１８の近傍箇所）から右側に、かつ側面視して円弧状に延びるように左仕切壁部１５ｅが形成され、また、右ケース部１５ｃの一部から左側に、かつ側面視して円弧状に延びるように右仕切壁部１５ｆが一体形成されており、左仕切壁部１５ｅの先端部と右仕切壁部１５ｆの先端部とが突き合わされて、これらの左仕切壁部１５ｅと右仕切壁部１５ｆとにより、減速機構部１３と制御回路部１７とが前後方向（一部は上下方向）に対して仕切られている。

ここで、減速機構部１３内には、内部に設けられた歯車の噛み合わせを良好に維持するためのグリスが適量充填されており、また、噛合箇所の磨耗による粉塵なども発生するため、これらのグリスや粉塵が、制御回路部１７に侵入しないように、左仕切壁部１５ｅおよび右仕切壁部１５ｆにより、減速機構部１３と制御回路部１７とが前後方向または上下方向に対して完全に分離された状態で仕切られている。

なお、モータ駆動ユニット２は、概略的に以下のようにして組みつけられる。まず、モータケース部１５ａに電動モータ４などを組み込んで、左ケース部１５ｂを合わせる。次に左ケース部１５ｂのトルク検出部１１の箇所に、クランク軸９や、トルクセンサ３、クランク外嵌軸１０などを組み付け、また、左ケース部１５ｂの減速機構部１３の箇所に、減速歯車５ａなどの減速機構５を組み付ける。さらに、図１０に示すように、右ケース部１５ｃの制御回路部１７の箇所に制御回路１６を配置し、この制御回路１６に接続された各種の配線コード１６ａを左ケース部１５ｂの隔壁部１５ｄやトルク検出部１１などに設けられたコネクタ部１６ｃに接続した状態で、左ケース部１５ｂと右ケース部１５ｃとを合わせてボルト等で締結する。この後、減速機構５の出力軸に駆動スプロケット６を取り付けるとともに、クランク軸９にクランクおよびペダル１を取り付ける。
特開２００１−６３６７７号公報

しかしながら、従来の電動自転車のモータ駆動ユニット２では、図８、図９に示すように、左仕切壁部１５ｅおよび右仕切壁部１５ｆにより、減速機構部１３と制御回路部１７とを前後方向（一部は上下方向）に完全に仕切って並べた配置であったため、モータ駆動ユニット２が大型化せざるを得ない欠点があった。

これに起因して、モータ駆動ユニット２の配置空間として前後方向にも比較的大きな空間が必要となり、モータ駆動ユニット２の後部が、後輪８に当接しないように少し前側に寄せて配置しなければならないなど、モータ駆動ユニット２の配置が制限されてしまったり、不具合を生じたりすることがあった。具体例を述べると、このような従来のモータ駆動ユニット２の構成において、トルク検出部１１と減速機構部１３との間に制御回路部１７を完全に収容できるように、トルク検出部１１のクランク軸９と、減速機構部１３の駆動スプロケット６との距離を大きめに設定すると、モータ駆動ユニット２の後部が、後輪８に当接してしまう不具合があった。また、電動自転車は自転車であり、自転車のＪＩＳ規格により自転車はその全長を所定寸法（１ｍ９０ｃｍ）以下にすることが決められているので、従来の構成では、上記のような配置（トルク検出部１１と減速機構部１３との間に制御回路部１７を完全に収容できる配置）とすることができなかった。したがって、従来の電動自転車では、図７〜図９に示すように、制御回路部１７の前部１７ａを、トルク検出部１１の下方に配置するとともに、トルク検出部１１よりもさらに前方に突出するように配置せざるを得ないという配置上の制限を生じ、モータ駆動ユニット２が大きかったり、前方に突出したりすることで、路面に障害物があった場合に、前記障害物に衝突する可能性が高くなるなどの不具合を生じていた。

さらに、モータ駆動ユニット２の組立時において左ケース部１５ｂと右ケース部１５ｃとを合わせた際に、左仕切壁部１５ｅと右仕切壁部１５ｆとにより、制御回路１６に接続された各種の配線コード１６ａを挟み込んで損傷させることがあった。

本発明は上記不具合を解消するもので、減速機構などからグリスや粉塵などが制御回路の配設空間に侵入することを防止できながら、モータ駆動ユニットを小型化することができ、しかも、組立時に配線コードを損傷することのない電動自転車を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために本発明は、人力駆動力に加える補助駆動力を発生するモータ駆動ユニットを備え、このモータ駆動ユニットに、クランク軸が挿通され回転自在に支持されるクランク軸配設部と、減速機および電動モータが配設された駆動部と、制御回路が配設されるとともにクランク軸配設部と前記減速機との間に配置された制御回路部と、これらのクランク軸配設部、駆動部および制御回路部を収容するユニットケースとが設けられた電動自転車であって、前記ユニットケースを、電動モータの外殻をなすモータケース部と、駆動部および制御回路部の一方の側壁部をなす第１ケース部と、駆動部および制御回路部の他方の側壁部をなす第２ケース部とから構成し、前記第１ケース部および第２ケース部のそれぞれに、制御回路部を覆う回路覆い部を形成し、前記第１ケース部に、前記駆動部と制御回路部との間を仕切るように第１ケース部の内壁部から前記第２ケース部の内壁部に向かって延びる仕切壁部を、前記第２ケース部の内壁部に達しないで隙間を有する状態に形成し、前記第１ケース部の仕切壁部の端縁にその外周部が重なりかつその内周部が減速機に設けられた出力軸側に延びる状態で駆動部カバーを取り付け、この駆動部カバーにより駆動部の制御回路部寄り部分を覆い、前記第２ケース部の回路覆い部を前記減速機の出力軸近傍まで延ばすとともに、前記減速機の出力軸近傍箇所で減速機側に屈曲させて前記駆動部カバーに当接する補助仕切壁部を形成することで、制御回路部の空間を、電動モータの出力軸よりもクランク軸配設部側から離れた箇所にある前記減速機の出力軸近傍まで拡張させたことを特徴とする。

この構成により、モータ駆動ユニットにおける駆動部の制御回路部寄り部分が、ユニットケースの仕切壁部と駆動部カバーとにより覆われるので、駆動部の減速機構や駆動モータ部分などからグリスや粉塵などが制御回路の配設空間に侵入することを防止でき、これにより、駆動部カバーとユニットケースの第２ケース部との間の空間に制御回路部の制御回路を配置すること、すなわち、制御回路部の制御回路と駆動部とを、側面視して重なるように配置することが可能となる。したがって、重なるように配置した距離分だけモータ駆動ユニットを小型化することができ、モータ駆動ユニットの配置の自由度を高めることができる。

また、予め駆動部カバーを装着して駆動部の制御回路部寄り部分を覆った後に、制御回路部の制御回路の配線コードを配線することで、モータ駆動ユニットの組立時に配線コードを挟み込んで損傷させることがなくなる。

また本発明は、仕切壁部と駆動部カバーとの接合部をラビリンス構造としたことを特徴とする。これにより、仕切壁部と駆動部カバーとの接合部を介して、減速機構などからグリスや粉塵などが制御回路配設空間に侵入することをより確実に防止することができる。

以上のように本発明によれば、駆動部の減速機構や駆動モータ部分などからグリスや粉塵などが制御回路の配設空間に侵入することを防止できながら、モータ駆動ユニットを前後方向などに対して小型化することができ、モータ駆動ユニットの配置の自由度を高めることができる。また、モータ駆動ユニットを小型化することで、路面の障害物などに当接する確率も小さくなり、当接時の衝撃による制御回路の損傷なども低減できて、電動自転車としての信頼性が向上する。

以下、本発明の実施の形態に係るモータ駆動ユニットを備えた電動自転車について、図面を参照しながら説明する。なお、従来の電動自転車と同様な構成要素には同符号を付して、その説明は省略する。また、以下の説明において、左側、右側とは、電動自転車の進行方向に向かって左側、右側である向きであるとして説明する。

図１は本発明の実施の形態に係る電動自転車の右側面図、図２は同電動自転車のモータ駆動ユニットの概略的な平面断面図（駆動力伝達構造等をわかり易く表示するため、各回転軸中心を結んだ切断線で概略的に切断した状態を示す）、図３は同モータ駆動ユニットのユニットケースのみの平面断面図、図４、図５はそれぞれ同モータ駆動ユニット（モータ部を除く）の概略的な分解斜視図である。

図２などに示すように、この電動自転車のモータ駆動ユニット３０でも、モータ駆動ユニット３０の外殻部分などをなすユニットケース３１が、モータ部１２の外殻をなすモータケース部３２と、モータ部１２以外の外殻部分、すなわち、トルク検出部１１、制御回路部１７および減速機構部１３の、左側の側壁部（一方の内壁部）をなす第１ケース部としての左ケース部３３と、右側の側壁部（他方の内壁部）をなす第２ケース部としての右ケース部３４との、３つのケース部から構成され、これらのケース部３２，３３，３４が複数のボルト等を用いて組み合わせられてユニットケース３１として一体化されている。また、左ケース部３３においてモータ部１２に臨むように一体形成された部分である隔壁部３３ａにより、モータ部１２と、減速機構部１３および制御回路部１７とが左右に仕切られている。なお、この実施の形態では、減速機構部１３とモータ部１２とにより駆動部が構成されている。

また、左ケース部３３の一部（電動モータ４の回転軸４ａを回転自在に支持する右側のモータ軸受１８の近傍箇所）から電動自転車の右側に向けて、かつ側面視して略円弧状に延びるように仕切壁部３３ｂが一体形成されているが、この仕切壁部３３ｂは、ユニットケース３１の右側壁部をなす右ケース部３４に達しないで、右ケース部３４に対して隙間を有する位置までしか延設されていない。一方、このモータ駆動ユニット３０では、減速機構部１３の前側寄り部分を覆う駆動部カバー４０が設けられており、この駆動部カバー４０は、左ケース部３３の仕切壁部３３ｂの端縁にその外周部が重なる状態で取り付けられている。この実施の形態においては、左ケース部３３の仕切壁部３３ｂの端縁に設けられた凸部３３ｃ（図４参照）と、駆動部カバー４０に形成された凹部４０ａ（図５参照）とが嵌合する状態で、互いの端縁同士が重ねられている。駆動部カバー４０は側面視して略円弧形状とされ、後縁部は駆動スプロケット６の出力軸６ａの外周部近傍箇所まで延設されている。なお、３３ｆはトルク検出部１１の左側部分を覆う筒状部である。

また、右ケース部３４には、トルク検出部１１の右側部分を覆う筒状部３４ａと、この筒状部３４ａの後方箇所から後方に延びて制御回路部１７を略箱形状に収容する回路覆い部３４ｂと、減速機構部１３の右側部分を覆う減速機構覆い部３４ｃとが一体形成され、減速機構覆い部３４ｃには、駆動スプロケット６の出力軸６ａの右側の出力軸受３６を受ける軸支部３４ｄも一体形成されているが、さらに、軸支部３４ｄと減速機構覆い部３４ｃとの接続箇所近傍から左側に延びる補助仕切壁部３４ｆも一体形成され、この補助仕切壁部３４ｆの先端が駆動部カバー４０に突き合わされている。

そして特に、このモータ駆動ユニット３０では、右ケース部３４の回路覆い部３４ｂと左ケース部３３の隔壁部３３ａとの間だけでなく、右ケース部３４の回路覆い部３４ｂと駆動部カバー４０との間も、制御回路１６が収容される制御回路部１７として用いられている。したがって、制御回路部１７の制御回路１６と減速機構部１３は、側面視して（クランク軸心方向に沿う方向に見て）重なるように配置されている。

この構成により、モータ駆動ユニット３０における減速機構部１３の制御回路部１７寄り部分が、左ケース部３３の仕切壁部３３ｂおよび駆動部カバー４０により覆われるので、減速機構部１３からグリスや粉塵などが制御回路１６の配設空間である制御回路部１７に侵入することを防止できる。

また、上記構成により、駆動部カバー４０とユニットケース３１の他方の内壁部としての右ケース部３４の回路覆い部３４ｂとの間の空間にも制御回路部１７の制御回路１６を配置すること、すなわち、制御回路部１７の制御回路１６と減速機構部１３とを、側面視して重なるように配置することが可能となるので、重なるように配置した距離分だけモータ駆動ユニット３０を前後方向に対して小型化することができ、モータ駆動ユニット３０の配置の自由度を高めることができる。また、モータ駆動ユニット３０を小型化することで、路面の障害物などに当接する確率も小さくなり、当接時の衝撃による制御回路１６の損傷なども低減できて信頼性が向上する。

また、予め駆動部カバー４０を左ケース部３３の仕切壁部３３ｂに装着して減速機構部１３の制御回路部寄り部分を覆った後に、制御回路部１７の制御回路１６の配線コード１６ａを配線することで、左ケース部３３に右ケース部３４を組み付ける時に配線コード１６ａを挟み込んで損傷させることがなくなり、これによっても信頼性が向上する。

なお、上記の実施の形態では、駆動部カバー４０の外周部が左ケース部３３の仕切壁部３３ｂの先端部に付き合わせられるように配置した場合を述べたが、これに限るものではなく、図６に示すように、駆動部カバー４０の外周部と、左ケース部３３の仕切壁部３３ｂの先端部とが減速歯車５ａの半径方向に沿う方向に対して重なるような形状に駆動部カバー４０の外周端部４０ｃや仕切壁部３３ｂの先端部を形成して、いわゆるラビリンス構造を採用してもよく、これによれば、減速機構部１３からグリスや粉塵などが制御回路１６の配設空間である制御回路部１７に侵入することを一層確実に防止できる。

また、上記実施の形態では、右ケース部３４に補助仕切壁部３４ｆが一体形成されている場合を述べたが、この補助仕切壁部３４ｆを設けずに、駆動部カバー４０の後縁部を、出力軸受３６の外周部前側に突き合わして覆う構成としてもよい。

また、上記実施の形態では、減速機構部１３からグリスや粉塵などが制御回路部１７に侵入することを防止した構造としたが、電動モータとして小型のものを用いて、前記減速機構部内に電動モータも収容されている構造とした場合や、減速機構部１３がなくて電動モータの出力軸に駆動スプロケットを直接取り付けた構造とした場合でも、同様な構成を採用することは可能である。

本発明の電動自転車ならびにモータ駆動ユニットは、ペダルからの人の踏力による人力駆動力に、電動モータにより発生するモータ駆動ユニットの補助駆動力を加えることができるように構成した電動自転車に特に適しているが、その他の物品に用いられるモータ駆動ユニットの構造としても利用可能である。

本発明の実施の形態に係る電動自転車の右側面図同電動自転車のモータ駆動ユニットの概略的な平面断面図同モータ駆動ユニットのユニットケースの概略的な平面断面図同電動自転車のモータ駆動ユニットの概略的な分解斜視図同電動自転車のモータ駆動ユニットの概略的な分解斜視図本発明の他の実施の形態に係る電動自転車のモータ駆動ユニットの概略的な平面断面図従来の電動自転車の右側面図同従来の電動自転車におけるモータ駆動ユニットの概略的な平面断面図同従来のモータ駆動ユニットのユニットケースの概略的な平面断面図同従来の電動自転車におけるモータ駆動ユニットのユニットケースを分解した状態を示す図

符号の説明

４電動モータ
６駆動スプロケット
１１トルク検出部
１２モータ部
１３減速機構部
１７制御回路部
３０モータ駆動ユニット
３１ユニットケース
３２モータケース部
３３左ケース部（一方の側壁部）
３３ａ隔壁部
３４右ケース部（他方の側壁部）
３３ｂ仕切壁部
４０駆動部カバー

Claims

人力駆動力に加える補助駆動力を発生するモータ駆動ユニットを備え、このモータ駆動ユニットに、クランク軸が挿通され回転自在に支持されるクランク軸配設部と、減速機および電動モータが配設された駆動部と、制御回路が配設されるとともにクランク軸配設部と前記減速機との間に配置された制御回路部と、これらのクランク軸配設部、駆動部および制御回路部を収容するユニットケースとが設けられた電動自転車であって、
前記ユニットケースを、電動モータの外殻をなすモータケース部と、駆動部および制御回路部の一方の側壁部をなす第１ケース部と、駆動部および制御回路部の他方の側壁部をなす第２ケース部とから構成し、
前記第１ケース部および第２ケース部のそれぞれに、制御回路部を覆う回路覆い部を形成し、
前記第１ケース部に、前記駆動部と制御回路部との間を仕切るように第１ケース部の内壁部から前記第２ケース部の内壁部に向かって延びる仕切壁部を、前記第２ケース部の内壁部に達しないで隙間を有する状態に形成し、
前記第１ケース部の仕切壁部の端縁にその外周部が重なりかつその内周部が減速機に設けられた出力軸側に延びる状態で駆動部カバーを取り付け、この駆動部カバーにより駆動部の制御回路部寄り部分を覆い、
前記第２ケース部の回路覆い部を前記減速機の出力軸近傍まで延ばすとともに、前記減速機の出力軸近傍箇所で減速機側に屈曲させて前記駆動部カバーに当接する補助仕切壁部を形成することで、制御回路部の空間を、電動モータの出力軸よりもクランク軸配設部側から離れた箇所にある前記減速機の出力軸近傍まで拡張させた電動自転車。
仕切壁部と駆動部カバーとの接合部をラビリンス構造とした請求項１に記載の電動自転車。