JP5650423B2 - アシストユニットにおけるモータ固定構造 - Google Patents
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Description
特許文献1に記載の電動アシスト自転車においては、モータのステータの外側を樹脂複合物質による樹脂モールドで形成し、この樹脂モールドの部分を用いて、モータをアシストユニットのケースに固定している。
例えば、モータが軸方向や径方向に大型化すると、電動アシスト自転車のアシストユニットとしては好ましくない。また、モータが軸方向に大型化する場合には、それに伴ってペダルクランク軸の軸長を延ばさざるを得なくなり、通常の自転車のペダルクランク軸を流用することができなくなり、電動アシスト自転車の高コストになってしまう。
また、モータ軸の一方端における軸受けの位置をクランク軸受けの幅内に位置させたため、ペダルクランク軸の軸長を延ばさなくても、ブラシレスモータを一方のケースに固定することができる。よって、電動アシスト自転車として好適な高いアシスト比をコンパクトな構造で実現可能なアシストユニットを提供することができる。
フロントフォーク7は、下方に延びており、ヘッドパイプ3に操舵可能に支持されている。前輪WFは、フロントフォーク7の下端に軸支されている。操向ハンドル8は、フロントフォーク7の上端に一体に繋がって設けられている。操向ハンドル8を操作することにより、フロントフォーク7に軸支された前輪WFを操舵することができる。
アイドラ25は、アシストスプロケット24に対するチェーン22の巻き付け角を大きく取るためのもので、アシストスプロケット24の後方に設けられている。
動力伝達機構200の外殻は、主として、右ケース51及び左ケース52を有するユニットケース50と、ブラシレスモータ15のモータヨーク部75とから形成される。
右ケース51は、ユニットケース50の右側を形成するものである。左ケース52は、ユニットケース50の左側を形成するものである。ユニットケース50の収容空間の大部分は、左ケース52により形成される。
ペダルクランク軸挿通孔522は、ペダルクランク軸17の左端部近傍を挿通される孔であり、第1ベアリング保持部521を左右方向に貫通するように設けられている。
モータ軸挿通孔525は、モータ軸57が挿通される孔であり、モータ配置部523を左右方向に貫通するように設けられている。
第3ベアリング保持部524は、出力軸受け69を保持する部位である。出力軸受け69は、ボールベアリングからなり、出力軸64を左端部近傍において、左ケース52に対して回転自在に軸支するための軸受けである。
第2収容空間形成部528は、左ケース52における第2収容空間502を形成する部位であり、左ケース52の後方において、右側に開口している。
第3収容空間形成部529は、左ケース52における第3収容空間503を形成する部位であり、左ケース52の前下方において、右側に開口している。
図4、図5、図8及び図9に示すように、右ケース51は、第1ベアリング保持部511と、ペダルクランク軸挿通孔512と、第2ベアリング保持部513と、第3ベアリング保持部514と、出力軸挿通孔515と、アイドラ固定部516と、第2収容空間形成部518と、第3収容空間形成部519と、を備えている。
ペダルクランク軸挿通孔512は、ペダルクランク軸17の右端部近傍が挿通される孔であり、第1ベアリング保持部511を左右方向に貫通するように設けられている。
第2ベアリング保持部513は、モータ軸受け91を保持する部位である。モータ軸受け91は、ボールベアリングからなり、モータ軸57を右ケース51に対して回転自在に軸支するための軸受けである。
出力軸挿通孔515は、出力軸64が挿通される孔であり、第3ベアリング保持部514を左右方向に貫通するように設けられている。
第2収容空間形成部518は、右ケース51における第2収容空間502を形成する部位であり、右ケース51の後方において、左側に開口している。
第3収容空間形成部519は、左ケース52における第3収容空間503を形成する部位であり、右ケース51の前下方において、左側に開口している。
図4から図9に示すように、第1収容空間501には、ペダルクランク軸17、外挿軸部材210、磁歪式トルクセンサ220、クランク軸受け20R,20L等が収容されている。
ペダルクランク軸17における一端部(左端部)は、クランク軸受け20Lにより左ケース52に対して回転自在に軸支されている。ペダルクランク軸17におけるクランク軸受け20Lが装着される部分の右側には、第1ワンウェイクラッチ26の内輪27がペダルクランク軸17に一体的に設けられている。
このようにして得られた踏力トルクに応じた補助駆動力は、ブラシレスモータ15から出力される。
ブラシレスモータ15は、直流電源によって駆動される直流ブラシレスモータである。図4、図11及び図12に示すように、ブラシレスモータ15は、モータ軸57と、モータ軸57に固定された(インナー)ロータ86と、ロータ86を囲むように配設されたステータ85と、ステータ85を保持するモータヨーク部75と、磁極センサ手段としての磁極センサ装置250と、モータ軸受け92と、を備えている。
第2ベアリング保持部751及び外周部753は、モータヨーク部75の左側部のうち凹部752が形成されていない部分ということもできる。
モータヨーク部75は、モータヨーク部75の右側の開口周縁部から環状に形成されたつば部754を備える。つば部754は、モータヨーク部75の中心から車体左右方向と直交する方向の外側に延出している。
図5及び図13から図16に示すように、ペダルクランク軸17は、それぞれクランク軸受け20R,20Lを介して、右ケース51及び左ケース52に支持されている。
本実施形態においては、右ケース51側のクランク軸受け20Rの容量を、左ケース52側のクランク軸受け20Lの容量よりも大きく設定している。
本実施形態においては、モータ軸57の他方端(右ケース51側)を支持するモータ軸受け91の容量を、モータ軸57の一方端(左ケース52側)を支持するモータ軸受け92の容量よりも大きく設定している。
本実施形態においては、右ケース51側の出力軸受け68の容量を、左ケース52側の出力軸受け69の容量よりも大きく設定している。
図5、図14及び図15に示すように、磁極センサ装置250は、ブラシレスモータ15のモータ軸57上に設けられ、ブラシレスモータ15のロータ86の回転角度を検出するためのセンサ装置である。磁極センサ装置250は、モータ軸57の軸方向にピニオンギヤ58とロータ86との間に配置される。磁極センサ装置250は、モータ軸57を介してロータ86と一体で回転する磁極マグネット部251と、磁極マグネット部251の回転を検出するセンサ部261と、を有する。
磁極マグネット本体252は、モータ軸57に一体的に固定されている。
マグネット253は、磁極マグネット本体252における(モータ軸57の)径方向外側に設けられる。
シール部材255は、リング状であり、延出部254における(モータ軸57の)径方向外周側に当接する。シール部材255は、マグネット253よりも小径の範囲に配置される。
磁極マグネット本体252とシール部材255とは、モータ軸57の軸方向(車体左右方向)に隣接して配置される。
ホール素子263は、3個設けられており、マグネット253に対して、モータ軸57の径方向に所定の空隙を有して配設されている。ホール素子263により、センサ部261と対向する位置に移動してきたマグネット253におけるN極を検出することができる。
図4及び図16に示すように、出力軸64は、モータ軸57と平行な軸線を有し、出力軸受け68,69により回転自在に軸支されている。
減速ドリブンギヤ63は、ピニオンギヤ58と噛み合うギヤであり、出力軸64に連結されている。
1番目の構造は、出力軸64と減速ドリブンギヤ63とを第2ワンウェイクラッチ65を介して連結する構造である。2番目の構造は、出力軸64と減速ドリブンギヤ63とを第3ワンウェイクラッチ66を介して連結する構造である。
図16に示すように、出力軸64の中心線CLを境界として、車体前側に1番目の構造を示し、車体後ろ側に2番目の構造を示すものとする。
図5、図7及び図9に示すように、第3収容空間503には、第1の制御基板101と、第2の制御基板102とが収容されている。第1の制御基板101と第2の制御基板102とは、図示しないケーブルにより電気的に接続されている。
第1の制御基板101と磁歪式トルクセンサ220とは、トルクセンサ用ケーブル141を介して電気的に接続されている。第1の制御基板101と磁極センサ装置250とは、磁極センサ用ケーブル151を介して電気的に接続されている。
磁極センサ用ケーブル151は、左ケース52に設けられた貫通孔532を介して、左ケース52の外側に取り回されており、磁極センサ装置250のセンサ部261に電気的に接続されている。
第2の制御基板102とブラシレスモータ15とは、モータ用ケーブル161を介して電気的に接続されている。第2の制御基板102における右ケース51の側には、モータ用ケーブル161がコネクタ162を介して接続されている。モータ用ケーブル161は、左ケース52に設けられた貫通孔531を介して、左ケース52の外側に取り回されており、ブラシレスモータ15に電気的に接続されている。
第2の制御基板102において、ブラシレスモータ15のドライブ回路は、FET117、コンデンサ119、ダイオード(図示せず)などから構成されている。ブラシレスモータ15のプラス端子には、バッテリ13のプラス電極が接続され、マイナス端子には、FET117を介してバッテリ13のマイナス電極が接続される。
さらに運転者による踏力トルクがペダル19L,19Rに加わることで、車速が増加して所定の速度を超えると、ブラシレスモータ15を停止して、補助トルクがチェーン22に加わらないようにする。
本実施形態によれば、ブラシレスモータ15は、モータヨーク部75を金属板材により形成し、モータヨーク部75にモータ軸57の一方端をモータ軸受け92を介して支持させるとともに、一方端におけるモータ軸受け92の位置をクランク軸受け20Lの幅内に位置させ、モータヨーク部75は、ステータ85の外径部にて左ケース52にインロー固定される。
例えば、前記実施形態においては、ブラシレスモータ15は、ユニットケース50の左ケース52に固定されているが、これに制限されず、右ケース51に固定してもよい。
前記実施形態においては、ペダルクランク軸17は、ユニットケース50に支持されているが、これに制限されず、車体フレームに支持させることができる。
15 ブラシレスモータ
16 アシストユニット
17 ペダルクランク軸
20R,20L クランク軸受け
22 チェーン
24 アシストスプロケット(出力軸スプロケット)
50 ユニットケース
51 右ケース(右のケース)
52 左ケース(左のケース)
57 モータ軸
58 ピニオンギヤ
64 出力軸
68,69 出力軸受け(軸受け)
75 モータヨーク部
85 ステータ
86 ロータ(インナーロータ)
91,92 モータ軸受け(軸受け)
752 凹部
WR 後輪
Claims (5)
- 電動アシスト自転車(1)に備えられ、左右のケース(51,52)を含むユニットケース(50)を有するアシストユニット(16)と、前記左右のケース(51,52)のうちの一方のケースに設けられるブラシレスモータ(15)と、前記ブラシレスモータ(15)のモータ軸(57)に設けられ、前記ブラシレスモータ(15)の駆動力を前記アシストユニット(16)を介して前記電動アシスト自転車(1)の後輪(WR)へ伝達するピニオンギヤ(58)と、を有し、前記ピニオンギヤ(58)を前記左右のケース(51,52)内に臨ませるように前記モータ軸(57)を前記ユニットケース(50)の外側方から前記左右のケース(51,52)のいずれかに挿入した状態で前記ブラシレスモータ(15)を前記ユニットケース(50)に固定する、アシストユニットにおけるモータ固定構造において、
前記ブラシレスモータ(15)は、ステータ(85)を保持するモータヨーク部(75)を金属板材により形成し、当該モータヨーク部に前記モータ軸(57)の一方端を軸受け(92)を介して支持させるとともに、当該一方端における軸受け(92)の位置を、前記左右のケース(51,52)にペダルクランク軸(17)を軸支させるために設けられるクランク軸受け(20R,20L)の幅内に位置させ、
前記モータヨーク部(75)は、前記ステータ(85)の外径部にて前記一方のケース(52)にインロー固定され、
前記ピニオンギヤ(58)は、前記モータ軸(57)の他方端側に設けられ、
前記モータ軸(57)の前記一方端を支持する軸受け(92)の容量を、前記他方端を支持する軸受け(91)の容量よりも小さく設定したことを特徴とするアシストユニットにおけるモータ固定構造。 - 前記モータヨーク部(75)は、前記モータ軸(57)の一方端側の軸受け(92)の位置の径方向の周囲に、凹部(752)を有する
ことを特徴とする請求項1に記載のアシストユニットにおけるモータ固定構造。 - 前記凹部(752)は、前記ブラシレスモータ(15)におけるインナーロータ(86)の対向部に設けられる
ことを特徴とする請求項2に記載のアシストユニットにおけるモータ固定構造。 - 前記アシストユニット(16)は、前記ピニオンギヤ(58)からの駆動力を出力する出力軸(64)と、前記出力軸(64)に連結され且つ前記電動アシスト自転車(1)のチェーン(22)に噛合する出力軸スプロケット(24)と、を備え、
当該出力軸(64)は、前記左右のケース(51,52)にそれぞれ軸受け(68,69)を介して支持され、
前記左右のケース(51,52)のうちの他方のケース(51)側の軸受け(68)の容量を、前記一方のケース(52)側の軸受け(69)の容量よりも大きく設定した
ことを特徴とする請求項1に記載のアシストユニットにおけるモータ固定構造。 - 前記左右のケース(51,52)のうちの他方のケース(51)側の前記クランク軸受け(20R)の容量を、前記一方のケース(52)側の前記クランク軸受け(20L)の容量よりも大きく設定した
ことを特徴とする請求項1に記載のアシストユニットにおけるモータ固定構造。
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