JP6254494B2 - Motor built-in hub structure and bicycle - Google Patents
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Description
本発明は、モータ内蔵ハブ構造及び自転車に関する。 The present invention relates to a motor built-in hub structure and a bicycle.
下記特許文献1には、ステータとロータとを備えたモータと、内部にモータを収容し、ロータの回転によって回転駆動されるハブと、を備えた電動車輪用ハブユニットの構造が開示されている。この構造では、ハブが固定用支持軸に回転可能に支持されている。また、ロータを構成する円形の積層金属板の中心部に回転軸が貫通されている。なお、電動車輪用ハブユニットの構造として、例えば、特許文献2に記載されたものがある。
しかし、上記特許文献1に記載の構造では、電動車輪用ハブユニットを備えた自転車や車輪単品の状態で、転倒などにより電動車輪用ハブユニットに軸方向に力が働いた場合、内部構成部品の軸方向のズレにより部品間の干渉が発生する可能性がある。特に、電動車輪用ハブユニットでは、ロータを構成する円形の積層金属板の中心部に回転軸が貫通されているため、軸方向に力が働いた場合に、慣性力により円形の積層金属板が回転軸に対して軸方向に位置ズレしやすい。
However, in the structure described in
このような内部構成部品の軸方向の位置ズレが発生すると、回転抵抗が増大し、ひいては回転不能となる可能性があり、改善の余地がある。 If such an internal component misalignment in the axial direction occurs, the rotational resistance increases, and as a result, it may become impossible to rotate, and there is room for improvement.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、内部構成部品の軸方向の位置ズレの発生を抑制することができるモータ内蔵ハブ構造及び自転車を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a hub structure with a built-in motor and a bicycle capable of suppressing the occurrence of axial displacement of internal components.
請求項1に記載の発明に係るモータ内蔵ハブ構造は、車体に固定されるハブ軸と、前記ハブ軸に対して回転可能に設けられたハブ体と、前記ハブ体の内部に設けられ、中心部に回転軸が貫通されたロータと、前記ロータを回転させるステータとを備えると共に、前記ハブ体を回転させるモータと、前記ハブ体の内部に設けられ、軸受を介して前記回転軸を回転可能に支持し、前記ハブ軸に取り付けられると共に前記モータを支持するハウジングと、前記回転軸における前記ロータの軸方向の一方の側面に設けられ、一方が前記ロータの側面に位置し、他方が前記回転軸を保持する環状部材からなり、前記回転軸に対する前記ロータの軸方向一方側の位置を規制する第1位置決め部材と、前記回転軸における前記ロータの軸方向の他方の側面に設けられ、前記回転軸に対する前記ロータの軸方向他方側の位置を規制する第2位置決め部材と、前記回転軸に設けられ、前記軸受に対する前記回転軸の軸方向の位置を規制する第3位置決め部材と、を有し、前記第1位置決め部材と、前記ロータと、前記第2位置決め部材と、前記軸受と、前記第3位置決め部材が、これらの順で前記回転軸の軸方向に隣接して配置されており、前記第1位置決め部材の前記回転軸を保持する部分が弾性を有する。 A hub structure with a built-in motor according to a first aspect of the present invention includes a hub shaft that is fixed to a vehicle body, a hub body that is rotatably provided with respect to the hub shaft, a hub body that is provided inside the hub body, A rotor having a rotating shaft penetrated through a portion thereof, a stator that rotates the rotor, a motor that rotates the hub body, and an inner portion of the hub body that can rotate the rotating shaft via a bearing. And a housing which is attached to the hub shaft and supports the motor, and is provided on one side surface of the rotating shaft in the axial direction of the rotor, one is positioned on the side surface of the rotor and the other is the rotation A first positioning member that is configured by an annular member that holds a shaft and restricts a position of one side of the rotor in the axial direction relative to the rotary shaft; and on the other side surface of the rotor in the axial direction of the rotor A second positioning member that restricts the position of the other side of the rotor in the axial direction with respect to the rotating shaft, and a third positioning member that is provided on the rotating shaft and restricts the position of the rotating shaft in the axial direction with respect to the bearing If, have a, and the first positioning member, and said rotor, said second positioning member, and the bearing, said third positioning member is disposed adjacent to the axial direction of the rotary shaft in that order The portion of the first positioning member that holds the rotating shaft has elasticity .
請求項1に記載の発明では、車体に固定されるハブ軸に対してハブ体が回転可能に設けられており、ハブ体の内部には、ハブ体を回転させるモータが設けられている。モータは、ハブ軸に取り付けられたハウジングに支持されており、中心部に回転軸が貫通されたロータと、ロータを回転させるステータとを備えている。さらに、回転軸におけるロータの軸方向の一方の側面に第1位置決め部材が設けられ、回転軸におけるロータの軸方向の他方の側面に第2位置決め部材が設けられ、軸受を介してハウジングに回転可能に支持される回転軸には、軸受に対する回転軸の軸方向の位置を規制する第3位置決め部材が設けられている。このような構造では、第1位置決め部材によって、回転軸に対するロータの軸方向一方側の位置が規制され、第2位置決め部材および第3位置決め部材によって、回転軸に対するロータの軸方向他方側の位置が規制され、軸受及びハウジングに対する回転軸の軸方向の位置ズレを抑制することができる。これにより、モータ内蔵ハブ構造に軸方向に力が働いた場合に、回転軸に対するロータ、軸受及びハウジングの軸方向の位置ズレを抑制することができる。 In the first aspect of the present invention, the hub body is rotatably provided with respect to the hub shaft fixed to the vehicle body, and a motor for rotating the hub body is provided inside the hub body. The motor is supported by a housing attached to a hub shaft, and includes a rotor having a rotation shaft penetrating through a central portion and a stator that rotates the rotor. Further, a first positioning member is provided on one side surface of the rotor in the axial direction of the rotor, and a second positioning member is provided on the other side surface of the rotor in the axial direction of the rotor, and the housing can be rotated via a bearing. The rotating shaft supported by the second shaft is provided with a third positioning member that restricts the position of the rotating shaft in the axial direction with respect to the bearing. In such a structure, the position of one side of the rotor in the axial direction with respect to the rotation axis is regulated by the first positioning member, and the position of the other side of the rotor in the axial direction with respect to the rotation axis is regulated by the second positioning member and the third positioning member. It is restricted, and the axial displacement of the rotating shaft with respect to the bearing and the housing can be suppressed. Thereby, when a force is applied to the hub structure with a built-in motor in the axial direction, positional deviation in the axial direction of the rotor, the bearing, and the housing with respect to the rotating shaft can be suppressed.
また、請求項1に記載の発明では、第1位置決め部材は、環状部材の一方がロータの側面に位置した状態で、環状部材の他方が回転軸を保持している。このため、ロータの側面の位置に応じて、第1位置決め部材を回転軸の軸方向の任意の位置に固定することが可能である。このため、第1位置決め部材の回転軸への取り付けが容易であると共に、各部品に軸方向寸法のバラツキがあっても、回転軸に対するロータの軸方向の位置決めが可能となる。
さらに、請求項1に記載の発明では、回転軸を保持する部分が弾性を有する第1位置決め部材と、ロータと、第2位置決め部材と、軸受と、第3位置決め部材が、これらの順で回転軸の軸方向に隣接して配置されており、各部品をより効果的に回転軸の軸方向に位置決めすることができる。その際、第3位置決め部材は、第2位置決め部材が当たる軸受のロータと反対側に設けられており、軸受及びハウジングに対する回転軸及びロータの軸方向の位置ズレを抑制することができる。また、第1位置決め部材の回転軸を保持する部分が弾性を有しているため、モータの回転等により各部品が熱膨張した場合でも、各部品の熱膨張を吸収することができる。
According to the first aspect of the present invention, the first positioning member is such that one of the annular members is positioned on the side surface of the rotor and the other of the annular members holds the rotation shaft. For this reason, it is possible to fix the 1st positioning member to the arbitrary positions of the direction of an axis of a rotating shaft according to the position of the side of a rotor. For this reason, the first positioning member can be easily attached to the rotating shaft, and the axial positioning of the rotor with respect to the rotating shaft can be performed even if each component has a variation in the axial dimension.
Furthermore, in the first aspect of the invention, the first positioning member, the rotor, the second positioning member, the bearing, and the third positioning member, which have elastic portions in the rotating shaft, are rotated in this order. It arrange | positions adjacent to the axial direction of an axis | shaft, and can position each component to the axial direction of a rotating shaft more effectively. In that case, the 3rd positioning member is provided in the opposite side to the rotor of the bearing which a 2nd positioning member contacts, and it can control the position shift of the axis of rotation of a rotating shaft and a rotor to a bearing and a housing. Moreover, since the part holding the rotating shaft of the first positioning member has elasticity, even when each component is thermally expanded due to rotation of the motor or the like, the thermal expansion of each component can be absorbed.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のモータ内蔵ハブ構造において、前記軸受の外輪は、前記ハウジングの側部に嵌合されており、前記第2位置決め部材は、前記軸受と前記ロータとの間に介在されるスペーサである。 According to a second aspect of the present invention, in the hub structure with a built-in motor according to the first aspect, the outer ring of the bearing is fitted to a side portion of the housing, and the second positioning member includes the bearing and the bearing. It is a spacer interposed between the rotors.
請求項2に記載の発明では、ハウジングの側部に軸受の外輪が嵌合されており、軸受とロータとの間に第2位置決め部材としてのスペーサが介在されている。このため、スペーサによって、ロータと軸受とのクリアランスを確保することができる。 According to the second aspect of the present invention, the outer ring of the bearing is fitted to the side portion of the housing, and the spacer as the second positioning member is interposed between the bearing and the rotor. For this reason, the clearance between the rotor and the bearing can be ensured by the spacer.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載のモータ内蔵ハブ構造において、前記回転軸の軸方向両側に、前記ハブ軸が前記回転軸と同軸上に分割して配置されており、前記ハブ軸に形成された係合部が、前記ハウジングに形成された被係合部に係合されると共に、前記ハブ軸には、前記ハブ軸の前記ハウジングに対する軸方向の位置を規制する第4位置決め部材が設けられている。 According to a third aspect of the present invention, in the hub structure with a built-in motor according to the first or second aspect , the hub shaft is arranged coaxially with the rotation shaft on both sides in the axial direction of the rotation shaft. And an engaging portion formed on the hub shaft is engaged with an engaged portion formed on the housing, and the hub shaft has a position in the axial direction of the hub shaft with respect to the housing. A fourth positioning member to be regulated is provided.
請求項3に記載の発明では、回転軸の軸方向両側には、ハブ軸が回転軸と同軸上に分割して配置されている。さらに、ハブ軸に形成された係合部が、ハウジングに形成された被係合部に係合されると共に、ハブ軸には、ハブ軸のハウジングに対する軸方向の位置を規制する第4位置決め部材が設けられている。これにより、モータ内蔵ハブ構造に軸方向に力が働いた場合に、ハウジングに対するハブ軸の軸方向の位置ズレを抑制することができる。このため、回転軸と分割して配置されたハブ軸と回転軸とが干渉するのを阻止することができる。 In the third aspect of the invention, the hub shafts are arranged on the both sides in the axial direction of the rotary shaft so as to be coaxial with the rotary shaft. Furthermore, the engaging portion formed on the hub shaft is engaged with the engaged portion formed on the housing, and the hub shaft includes a fourth positioning member that regulates the axial position of the hub shaft with respect to the housing. Is provided. Thereby, when a force is applied to the hub structure with a built-in motor in the axial direction, positional deviation in the axial direction of the hub shaft with respect to the housing can be suppressed. For this reason, it is possible to prevent the hub shaft arranged separately from the rotation shaft and the rotation shaft from interfering with each other.
請求項4に記載の発明は、請求項2に記載のモータ内蔵ハブ構造において、前記ロータと前記第2位置決め部材もしくは、前記軸受と前記第2位置決め部材が一体的に構成されている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the motor built-in hub structure according to the second aspect, the rotor and the second positioning member or the bearing and the second positioning member are integrally configured.
請求項4に記載の発明では、ロータと第2位置決め部材もしくは、前記軸受と前記第2位置決め部材が一体的に構成されているので、部品点数の削減、及びコストダウンが可能となる。 In the invention according to claim 4 , since the rotor and the second positioning member or the bearing and the second positioning member are integrally formed, the number of parts can be reduced and the cost can be reduced.
請求項5に記載の発明は、請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載のモータ内蔵ハブ構造において、前記第1位置決め部材は、前記他方の側の爪部が前記回転軸に食い込み、前記回転軸を保持しており、前記第3位置決め部材は、前記回転軸の周方向に形成された溝部に係合されている。 According to a fifth aspect of the present invention, in the motor built-in hub structure according to any one of the first to fourth aspects, the first positioning member has the claw portion on the other side as the rotation shaft. It bites in and holds the rotating shaft, and the third positioning member is engaged with a groove formed in the circumferential direction of the rotating shaft .
請求項5に記載の発明では、第1位置決め部材は、他方の側の爪部が回転軸に食い込み、回転軸を保持しており、第3位置決め部材は、回転軸の周方向に形成された溝部に係合されている。これにより、第1位置決め部材によって、回転軸に対するロータの軸方向一方側の位置が規制され、回転軸に対するロータの第1位置決め部材の側への位置ズレを抑制することができる。また、第3位置決め部材によって、軸受に対する回転軸の軸方向の位置ズレを抑制することができる。 In the invention according to claim 5 , the first positioning member has the claw portion on the other side biting into the rotating shaft and holding the rotating shaft, and the third positioning member is formed in the circumferential direction of the rotating shaft. It is engaged with the groove. Thereby, the position of the axial direction one side of the rotor with respect to a rotating shaft is controlled by the 1st positioning member, and the position shift to the 1st positioning member side of the rotor with respect to a rotating shaft can be suppressed. Moreover, the axial displacement of the rotating shaft with respect to the bearing can be suppressed by the third positioning member.
請求項6に記載の発明に係る自転車は、前輪又は後輪に、請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載のモータ内蔵ハブ構造が設けられている。 A bicycle according to a sixth aspect of the invention is provided with the motor built-in hub structure according to any one of the first to fifth aspects on a front wheel or a rear wheel.
請求項6に記載の発明では、前輪又は後輪に、請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載のモータ内蔵ハブ構造が設けられているので、モータ内蔵ハブ構造に軸方向に力が働いた場合に、内部構成部品の軸方向の位置ズレの発生を抑制することができる。
In the invention described in claim 6 , since the motor built-in hub structure according to any one of
本発明のモータ内蔵ハブ構造及び自転車によれば、内部構成部品の軸方向の位置ズレの発生を抑制することができる。 According to the hub structure with a built-in motor and the bicycle of the present invention, it is possible to suppress the occurrence of misalignment of the internal components in the axial direction.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、図において適宜示される矢印UPは自転車上方側を示している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that an arrow UP appropriately shown in the drawing indicates the upper side of the bicycle.
図1には、本発明の一実施形態であるモータ内蔵ハブ構造が適用された自転車としての電動アシスト自転車10が側面図にて示されている。 FIG. 1 shows a side view of an electrically assisted bicycle 10 as a bicycle to which a motor built-in hub structure according to an embodiment of the present invention is applied.
図1に示されるように、電動アシスト自転車10は、前方側に斜め上下方向に沿って配置されるヘッドパイプ12と、ヘッドパイプ12より後方側に斜め上下方向に沿って配置されるシートパイプ14と、ヘッドパイプ12とシートパイプ14とを前後斜め方向に沿って連結するメインパイプ16と、ヘッドパイプ12の下部に連結された前ホーク18の下端部に取り付けられたモータ内蔵ハブユニット30と、を備えている。モータ内蔵ハブユニット30は、本実施形態のモータ内蔵ハブ構造S1(図2参照)が適用されており、前輪20の中心部に設けられている。
As shown in FIG. 1, the electrically assisted bicycle 10 includes a
また、電動アシスト自転車10は、メインパイプ16の後方側に配置されて後輪22の中心に向かって延在されるチェーンステー24と、シートパイプ14の上端部とチェーンステー24の後端部とを繋ぐと共に後輪22を回転可能に支持するバックホーク26と、を備えている。メインパイプ16の下端部には、ペダル28Aを備えたクランクアーム28が回転可能に取り付けられている。
The electric assist bicycle 10 includes a
さらに、シートパイプ14の後部には、バッテリー32とコントローラ34とが搭載されている。電動アシスト自転車10には、ペダル28Aの踏力が作用する箇所に、ペダル28Aの負荷を検出するセンサ(図示省略)が設けられており、コントローラ34は、ペダル28Aの負荷が一定値に達すると、バッテリー32に接続されたコントローラ34からモータ内蔵ハブユニット30のモータ48(図2参照)に通電するようになっている。
Further, a
図2に示されるように、モータ内蔵ハブ構造S1が適用されたモータ内蔵ハブユニット30は、車体としての前ホーク18(図1参照)の下端部に固定される左右一対のハブ軸42、44と、ハブ軸42、44に対して回転可能に設けられたハブ体46と、ハブ体46の内部に設けられたモータ48と、ハブ体46の内部に配置されてモータ48を支持するハウジング50と、を備えている。
As shown in FIG. 2, the motor built-in
モータ48は、回転可能なロータ52と、ロータ52を回転させるステータ54と、を備えている。ロータ52は、円形の金属板52Aを複数積層して形成されており、円形の金属板52Aの中心部には、回転軸56が貫通されている(図3参照)。本実施形態では、金属板52Aの中心部に回転軸56を圧入することによって、複数の金属板52Aが回転軸56に取り付けられている。複数の金属板52Aの外周部には、回転軸56と平行に複数の永久磁石58が設けられており、金属板52Aの周方向にS極とN極が配置されている。
The
ステータ54は、環状の金属板54Aを複数積層して形成されている。ステータ54は、ハウジング50に固定されている。ロータ52は、ステータ54の内部に、ステータ54と同心で回転可能に配設されている。より具体的には、ハウジング50は、左右一対にて構成されており、キャリア60および支持体62を備えている。ステータ54を構成する複数の金属板54Aを、ステータ54の軸方向両側からキャリア60および支持体62で挟み、金属板54Aの外周部を貫通する複数の締付ボルト64で締め付けることで、ステータ54がキャリア60および支持体62に固定されている。ステータ54は、給電用ケーブル66を介してコントローラ34(図1参照)に電気的に接続されている。
The
図2中の幅方向左側に配置されたキャリア60は、ロータ52の金属板52Aと対向する位置に、内径を拡大させるように切り欠かれた切り欠き部60Aを備えている。キャリア60の切り欠き部60Aには、軸受68の外輪が嵌合されている。図2中の幅方向右側に配置された支持体62は、ロータ52の金属板52Aと対向する位置に、内径を拡大させるように切り欠かれた切り欠き部62Aを備えている。支持体62の切り欠き部62Aには、軸受69の外輪が嵌合されている。軸受68、69によって、ロータ52の回転軸56の軸方向の両端が回転可能に支持されている。
The
本実施形態では、回転軸56の軸方向両側に、ハブ軸42とハブ軸44とが分割して配置されている。ハブ軸42とハブ軸44は、回転軸56と同軸上に配置されている。ハウジング50は、図2中の幅方向右側のハブ軸44に取り付けられており、ハウジング50と一体的に構成された後述するハブ軸支持体82は、図2中の幅方向左側のハブ軸42に取り付けられている。
In the present embodiment, the
図2中の幅方向左側に配置されたキャリア60の外側(モータ48と反対側)には、ロータ52の回転を減速してハブ体46に伝達する減速装置80が設けられている。減速装置80は、キャリア60(ハウジング50)と一体的に構成されたハブ軸支持体82を備えている。すなわち、本発明の「ハウジング」は、一体的に構成された部材であるハブ軸支持体82を含んでいる。本実施形態では、ハブ軸支持体82は、略円形の縦壁部の外周部から延びた複数(本実施形態では3本)の脚部を備えており、それぞれの脚部の先端側でボルト84によりキャリア60に締結固定されている。
A
回転軸56の軸方向の一端部側は、キャリア60の外側に延在されている。減速装置80は、回転軸56の軸方向の一端部に形成された太陽歯車86と、ハブ軸支持体82に回転可能に支持された複数(本実施形態では3つ)の遊星歯車88と、を備えている。遊星歯車88は、軸部88Aの軸方向のキャリア60側に設けられた大歯車88Bと、軸部88Aの軸方向のキャリア60とは反対側に設けられた小歯車88Cと、を備えている。大歯車88Bは、回転軸56の太陽歯車86に噛合されている。
One end of the
ハブ体46は、モータ48及び減速装置80の外周側を囲むと共に、図2中の左側(モータ48と反対側)が開口された略カップ状の本体部90と、本体部90の開口側を覆うカバー部92と、を備えている。カバー部92は、複数箇所でボルト94によって本体部90に締結固定されている。本体部90の底面部には、開口90Aが形成されており、本体部90の開口90Aの内周部と支持体62との間に軸受100が介装されている。支持体62は、図2中の幅方向右側に配置されたハブ軸44に取り付けられている。
The
カバー部92の中心部には、開口92Aが形成されており、開口92Aの内周部と図2中の幅方向左側に配置されたハブ軸42との間に軸受102が介装されている。軸受102及び軸受100によって、左右両側のハブ軸42、44に対してハブ体46が回転可能に支持されている。
An
カバー部92の内部(減速装置80側)の外周部側には、内歯車96がボルト98によって締結固定されている。遊星歯車88の小歯車88Cは、内歯車96に噛合されている。
An
図3に示されるように、モータ内蔵ハブユニット30は、ロータ52(金属板52A)の軸方向の一方の側面(図3中の右側の側面)に位置するように回転軸56に取り付けられた第1位置決め部材としてのプッシュナット120を備えている。プッシュナット120がロータ52(金属板52A)の軸方向の一方の側面に位置することで、回転軸56に対するロータ52の軸方向一方側の位置が規制されるようになっている。なお、図3では、構成を分かりやすくするため、複数の積層された金属板52Aを交互に白と黒で表示している。
As shown in FIG. 3, the motor built-in
より具体的には、図4に示されるように、プッシュナット120は、環状部材からなり、環状部材の一方としてのリング部120Aと、リング部120Aから半径方向内側に半径方向と交差する方向に突出した環状部材の他方としての複数の爪部120Bと、を備えている。プッシュナット120は、リング部120Aがロータ52(金属板52A)の軸方向の一方の側面に位置し、複数の爪部120Bが回転軸56を保持することで、回転軸56の軸方向の任意の位置で固定可能な構造とされている。
More specifically, as shown in FIG. 4, the
図3に示されるように、プッシュナット120を、爪部120Bの突出方向と反対側の方向から回転軸56に挿入し、回転軸56の軸方向に押し込むことで、リング部120Aをロータ52(金属板52A)の軸方向の一方の側面に位置させる。これにより、図3に示す状態から、プッシュナット120を回転軸56における爪部120Bの突出方向(図3中の回転軸56の軸方向右側)に移動させようとしても、複数の爪部120Bが回転軸56の外周部に食い込む(引っ掛かる)。このため、プッシュナット120が回転軸56の軸方向右側に抜けないようになっている。
As shown in FIG. 3, the
本実施形態では、プッシュナット120のリング部120Aがロータ52(金属板52A)の軸方向の一方の側面に位置しているため、プッシュナット120によってロータ52(金属板52A)の軸方向一方側の位置が規制される。このため、ロータ52(金属板52A)が回転軸56の軸方向右側に位置ズレすることが抑制されるようになっている。また、プッシュナット120は、回転軸56の軸方向の任意の位置で固定可能とされており、各部品の軸方向寸法にバラツキがあっても、回転軸56に対するロータ52(金属板52A)の軸方向一方の側部が位置決めされるようになっている。
In the present embodiment, since the
モータ内蔵ハブユニット30は、ロータ52(金属板52A)の軸方向の他方の側面(図3中の左側の側面)に位置するように回転軸56に取り付けられた第2位置決め部材としてのスペーサ122を備えている。本実施形態では、軸受68の外輪がキャリア60の切り欠き部60Aに嵌合されており(図2参照)、この状態で、軸受68とロータ52(金属板52A)の軸方向の他方の側面(図3中の左側の側面)との間にスペーサ122が介在されている。本実施形態では、スペーサ122は、回転軸56に外挿されるワッシャーとされている。このスペーサ122によって、回転軸56に対するロータ52の軸方向他方側の位置が規制されると共に、ロータ52と軸受68との間のクリアランスが確保されるようになっている。
The motor built-in
回転軸56の軸方向の一方の端部(プッシュナット120よりも軸方向外側の端部)には、外径が縮小された小径部56Bが形成されており、小径部56Bに軸受69が設けられている。回転軸56は、軸方向両側の軸受68、69を介してハウジング50(図2参照)に回転可能に支持されている。モータ内蔵ハブユニット30には、回転軸56の軸方向の他方の端部側(プッシュナット120と反対側)に、軸受68に対する回転軸56の軸方向の位置を規制する第3位置決め部材としてのスナップリング124が設けられている。本実施形態では、回転軸56の太陽歯車86よりも軸方向内側に、周方向に沿って溝部56Aが形成されており、溝部56Aにスナップリング124が係合されている。スナップリング124は、例えばC字状の部材からなり、半径方向に拡径して溝部56Aに嵌め込むことで、溝部56Aに固定されている。このスナップリング124によって、軸受68及びハウジング50に対する回転軸56の軸方向の位置ズレが抑制されるようになっている。
A small-
モータ内蔵ハブユニット30では、プッシュナット120と、ロータ52と、スペーサ122と、軸受68と、スナップリング124が、これらの順で回転軸56の軸方向に隣接して配置されている。これによって、各部品をより効果的に回転軸56の軸方向に位置決めするようになっている。
In the motor built-in
さらに、プッシュナット120の複数の爪部120Bが半径方向と交差する方向に突出しており、プッシュナット120の複数の爪部120B(回転軸56を保持する部分)が軸方向に僅かに変形可能な弾性を有している。このため、モータ48(ロータ52)の回転等によりモータ48周りに配置された各部品が熱膨張した場合に、プッシュナット120により、各部品の熱膨張が吸収されるようになっている。
Further, the plurality of
図2に示されるように、ハウジング50を構成する支持体62には、一方(図2中の右側)のハブ軸44の軸部44Aが貫通される開口部62Bが形成されており、開口部62Bよりも軸方向内側に隣接する位置には、半径方向外側に窪んだ被係合部としての窪み部62Cが形成されている。ハブ軸44の軸方向の一端部(回転軸56と対向する側の端部)には、半径方向外側に突出した係合部としての突出部44Bが形成されており、突出部44Bが支持体62の窪み部62Cに係合されている。ハブ軸44の軸方向の他端部側(突出部44Bと反対側)には、ネジ部44Cが形成されている。
As shown in FIG. 2, the
支持体62よりもハブ軸44の軸方向外側には、ハブ軸44に外挿される筒状部104が設けられており、支持体62の側部に筒状部104の側部が接触するように配置されている。ハブ軸44のネジ部44Cには、ハブ軸44の支持体62(ハウジング50)に対する軸方向の位置を規制する第4位置決め部材としてのナット126が螺合されている。ナット126が筒状部104を介して支持体62側に締め付けられることで、ハブ軸44が支持体62に固定されている。すなわち、ハブ軸44の突出部44Bが支持体62の窪み部62Cに係合された状態で、ナット126が筒状部104を介して支持体62側に締め付けられることで、ハブ軸44の支持体62(ハウジング50)に対する軸方向の位置ズレが抑制されるようになっている。
A
また、ハウジング50と一体的に固定されたハブ軸支持体82には、他方(図2中の左側)のハブ軸42の軸部42Aが貫通される開口部82Aが形成されており、開口部82Aよりも軸方向内側に隣接する位置には、半径方向外側に窪んだ被係合部としての窪み部82Bが形成されている。ハブ軸42の軸方向の一端部(回転軸56と対向する側の端部)には、半径方向外側に突出した係合部としての突出部42Bが形成されており、突出部42Bがハブ軸支持体82の窪み部82Bに係合されている。ハブ軸42の軸方向の他端部側(突出部42Bと反対側)には、ネジ部42Cが形成されている。
Further, the
ハブ軸支持体82よりもハブ軸42の軸方向外側には、ハブ軸42に外挿される筒状部108が設けられている。ハブ軸42のネジ部42Cには、ハブ軸42のハブ軸支持体82(ハウジング50)に対する軸方向の位置を規制する第4位置決め部材としてのナット126が螺合されている。ナット126が筒状部108及び軸受102を介してハブ軸支持体82側に締め付けられることで、ハブ軸42がハブ軸支持体82及びハウジング50に固定されている。すなわち、ハブ軸42の突出部42Bがハブ軸支持体82の窪み部82Bに係合された状態で、ナット126が筒状部108及び軸受102を介してハブ軸支持体82側に締め付けられることで、ハブ軸42のハブ軸支持体82及びハウジング50に対する軸方向の位置ズレが抑制されるようになっている。
A
ハブ軸42とハブ軸44は、電動アシスト自転車10の前ホーク18の下端部に固定されている。
The
ハブ体46の本体部90の外周部の幅方向両側には、周方向に沿って周壁部90Bが形成されている。図示を省略するが、周壁部90Bには、電動アシスト自転車10の前輪20に設けられたスポーク21(図1参照)が取り付けられている。
On both sides in the width direction of the outer peripheral portion of the
次に、本実施形態のモータ内蔵ハブ構造S1が適用されたモータ内蔵ハブユニット30の作用並びに効果について説明する。
Next, the operation and effect of the motor built-in
電動アシスト自転車10のペダル28Aの踏込みに一定値以上の負荷が作用すると、コントローラ34は、バッテリー32から給電用ケーブル66を通じてモータ48のステータ54に通電する。これによって、ロータ52が回転する。ロータ52の回転によって、回転軸56の軸方向一端部に設けられた太陽歯車86が回転し、太陽歯車86に噛合された遊星歯車88が定位置で回転する。遊星歯車88の回転は、内歯車96を介してハブ体46に減速して伝達され、電動アシスト自転車10の前輪20を回転駆動する。このようなモータ内蔵ハブユニット30では、ロータ52の電動回転によって、ペダル28Aの踏込み力を軽くして電動アシスト自転車10を走行させることができる。
When a load of a certain value or more acts on the depression of the pedal 28 </ b> A of the electrically assisted bicycle 10, the
一般的に、モータ内蔵ハブユニットを備えた電動アシスト自転車では、転倒などにより軸方向に力が働いた場合に、モータ内蔵ハブユニットの内部に配置された部品(内部構成部品)の軸方向のズレにより部品間の干渉が発生する可能性がある。モータ内蔵ハブユニットを備えた車輪単体の場合でも、同様に軸方向に力が働いた場合に、内部構成部品の軸方向のズレにより部品間の干渉が発生する可能性がある。特に、ロータを構成する複数の積層された金属板の中心部に回転軸が貫通されている構造では、転倒などにより軸方向に力が働いた場合に、慣性力により複数の金属板が回転軸に対して軸方向に位置ズレしやすくなる。 Generally, in an electrically assisted bicycle equipped with a motor built-in hub unit, when an axial force is applied due to a fall or the like, the axial displacement of the components (internal components) arranged inside the motor built-in hub unit. May cause interference between parts. Even in the case of a single wheel equipped with a motor built-in hub unit, when force is applied in the axial direction, there is a possibility that interference between components may occur due to axial displacement of internal components. In particular, in a structure in which a rotating shaft is penetrated through the center of a plurality of stacked metal plates that constitute a rotor, when a force is applied in the axial direction due to overturning, the plurality of metal plates are rotated by an inertial force. It becomes easy to shift the position in the axial direction.
本実施形態のモータ内蔵ハブユニット30では、図2及び図3に示されるように、プッシュナット120がロータ52(金属板52A)の軸方向の一方の側面(図3中の右側の側面)に位置するように回転軸56に取り付けられている。プッシュナット120は、回転軸56の軸方向の任意の位置で固定可能とされている。すなわち、プッシュナット120は、爪部120Bの突出方向と反対側の方向から回転軸56に挿入し、リング部120Aをロータ52(金属板52A)の側面に位置させることで、複数の爪部120Bが回転軸56を保持している。この状態では、プッシュナット120を爪部120Bの突出方向(図3中の回転軸56の軸方向右側)に移動させようとしても、複数の爪部120Bが回転軸56の外周部に食い込んでいるため、プッシュナット120が回転軸56から抜けることが抑制される。
In the motor-integrated
このため、プッシュナット120によってロータ52(金属板52A)の軸方向一方側の位置が規制される。したがって、電動アシスト自転車10の転倒などにより軸方向に力が働いた場合に、回転軸56に対するロータ52(金属板52A)の軸方向右側への位置ズレを抑制することができる。また、プッシュナット120は、回転軸56の軸方向の任意の位置で固定可能とされており、モータ内蔵ハブユニット30の各部品の軸方向寸法にバラツキがあっても、回転軸56に対するロータ52(金属板52A)の軸方向一方の側部(図3中の右側の側部)を位置決めすることができる。
For this reason, the position of the axial direction one side of the rotor 52 (
モータ内蔵ハブユニット30では、軸受68の外輪がキャリア60の切り欠き部60Aに嵌合されており(図2参照)、この状態で、軸受68とロータ52(金属板52A)の軸方向の他方の側面(図3中の左側の側面)との間にスペーサ122が介在されている。このため、スペーサ122によって、回転軸56に対するロータ52の軸方向他方側の位置が規制されると共に、軸受68とロータ52との間のクリアランスを確保することができる。すなわち、軸受68とロータ52との間にスペーサ122が介在されていることで、回転軸56に対するロータ52の軸方向左側への位置ズレを抑制することができる。
In the motor built-in
また、モータ内蔵ハブユニット30には、回転軸56の軸方向の一方の端部側に、軸受68に対する回転軸56の軸方向の位置を規制するスナップリング124が設けられている。本実施形態では、スナップリング124は、回転軸56の溝部56Aに係合されている。スナップリング124は、スペーサ122が当たる軸受68の側部と反対側の側部(ロータ52と反対側の軸受68の側部)に当たるように配置されている。このスナップリング124によって、軸受68及びハウジング50に対する回転軸56及びロータ52の軸方向の位置ズレを抑制することができる。
The motor built-in
このようなモータ内蔵ハブユニット30では、プッシュナット120と、ロータ52と、スペーサ122と、軸受68と、スナップリング124が、これらの順で回転軸56の軸方向に隣接して配置されている。このため、各部品をより効果的に回転軸56の軸方向に位置決めすることができる。
In such a motor-integrated
また、プッシュナット120の複数の爪部120Bが半径方向と交差する方向に突出しており、プッシュナット120の複数の爪部120Bが軸方向に僅かに変形可能な弾性を有している。このため、モータ48の回転等によりモータ内蔵ハブユニット30の各部品が熱膨張した場合でも、プッシュナット120により各部品の熱膨張を吸収することができる。
Further, the plurality of
モータ内蔵ハブユニット30では、ハウジング50を構成する支持体62の窪み部62Cに、ハブ軸44の突出部44Bが係合されている。この状態で、ハブ軸44のネジ部44Cに螺合されたナット126が、筒状部104を介して支持体62側に締め付けられていることで、ハブ軸44が支持体62に固定されている。すなわち、ハブ軸44の突出部44Bが支持体62の窪み部62Cに係合されると共に、ハブ軸44の軸方向の反対側から、ナット126が筒状部104を介して支持体62側に締め付けられていることで、ハブ軸44の支持体62(ハウジング50)に対する軸方向の位置が規制される。このため、ナット126により、ハウジング50に対するハブ軸44の軸方向の位置ズレを抑制することができる。したがって、回転軸56とハブ軸44が分割して配置されていても、ハブ軸44と回転軸56とが干渉することを阻止することができる。
In the motor built-in
また、ハウジング50と一体的に固定されたハブ軸支持体82の窪み部82Bに、ハブ軸42の突出部42Bが係合されている。この状態で、ハブ軸42のネジ部42Cに螺合されたナット126が、筒状部108及び軸受102を介してハブ軸支持体82側に締め付けられていることで、ハブ軸42がハブ軸支持体82及びハウジング50に固定されている。すなわち、ハブ軸42の突出部42Bがハブ軸支持体82の窪み部82Bに係合されると共に、ハブ軸42の軸方向の反対側から、ナット126が筒状部108及び軸受102を介してハブ軸支持体82側に締め付けられていることで、ハブ軸42のハブ軸支持体82及びハウジング50に対する軸方向の位置が規制される。このため、ナット126により、ハブ軸支持体82及びハウジング50に対するハブ軸42の軸方向の位置ズレを抑制することができる。したがって、回転軸56とハブ軸42が分割して配置されていても、ハブ軸42と回転軸56とが干渉することを阻止することができる。
Further, the protruding
また、ハブ軸42とハブ軸44には前ホーク18の下端部がナット126と図示しないハブナットとで挟み込まれた状態で締め付け固定されている。この際、仮にナット126が無ければハブ軸42とハブ軸44はハブナットの締め付けにより軸方向外側に引き寄せられ、モータ内蔵ハブユニット30の他の構成部品にも変形などの影響を及ぼし異音や回転抵抗増大の原因となる。しかし、ナット126を設けることにより前ホーク18を固定するハブナットの固定力はナット126とハブナットとの間でのみ作用し、他の構成部品に影響を及ぼすことがないので、良好な回転を維持できる。
Further, the lower end portion of the
なお、本実施形態では、ロータ52と第2位置決め部材としてのスペーサ122とが別部材により構成されているが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、ロータ52(金属板52A)と第2位置決め部材とを一体的に構成し、第2位置決め部材を軸受68の側面に位置させるように配置してもよい。ロータ52(金属板52A)と第2位置決め部材とを一体的に構成する場合としては、一部品により構成する場合の他、2部品を接着等により一体化してもよい。これにより、部品点数の削減、及びコストダウンが可能である。
また、ロータ52(金属板52A)と第2位置決め部材とを一体的に構成する場合に代えて、軸受68と第2位置決め部材とを一体的に構成し、第2位置決め部材をロータ52の側面に位置させるように配置してもよい。
In the present embodiment, the
Instead of integrally configuring the rotor 52 (
また、本実施形態では、第2位置決め部材としてのスペーサ122が軸受68とロータ52との間に介在されているが、本発明はこの構成に限定されるものではない。第2位置決め部材を軸受68とロータ52との間に介在しない場合には、第2位置決め部材を回転軸56の溝部に係合されるスナップリング等により構成し、ロータ52の軸方向の他方の側面に接触させることが好ましい。これにより、第2位置決め部材によって、回転軸56に対するロータ52の軸方向他方側の位置を規制し、回転軸56に対するロータ52の位置ズレを抑制することができる。
In the present embodiment, the
また、第1位置決め部材としてのプッシュナット120や、第3位置決め部材としてのスナップリング124は、本実施形態の構成に限定されるものではなく、他の構造の位置決め部材に変更が可能である。
Further, the
また、本実施形態のモータ内蔵ハブユニット30では、回転軸56と左右両側のハブ軸42、44とが軸方向に分割して配置されているが、本発明はこの構成に限定されるものではない。
Further, in the motor built-in
さらに、本実施形態のモータ内蔵ハブユニット30は、電動アシスト自転車10の前輪20に設けられているが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、モータ内蔵ハブユニットを電動アシスト自転車の後輪に設けてもよい。
Furthermore, the motor built-in
10 電動アシスト自転車(自転車)
18 前ホーク(車体)
20 前輪
22 後輪
30 モータ内蔵ハブユニット
42 ハブ軸
42B 突出部(係合部)
44 ハブ軸
44B 突出部(係合部)
46 ハブ体
48 モータ
50 ハウジング
52 ロータ
54 ステータ
56 回転軸
60 キャリア(ハウジング)
60A 切り欠き部(軸受が嵌合される部分)
62 支持体(ハウジング)
62C 窪み部(被係合部)
68 軸受
69 軸受
82 ハブ軸支持体(ハウジングと一体的に構成)
82B 窪み部(被係合部)
120 プッシュナット(第1位置決め部材)
120A リング部(環状部材の一方)
120B 爪部(環状部材の他方)
122 スペーサ(第2位置決め部材)
124 スナップリング(第3位置決め部材)
126 ナット(第4位置決め部材)
S1 モータ内蔵ハブ構造
10 Electric assist bicycle (bicycle)
18 Front Hawk (Body)
20
44
46
60A Notch (part where the bearing is fitted)
62 Support (housing)
62C hollow (engaged part)
68 Bearing 69
82B hollow (engaged part)
120 Push nut (first positioning member)
120A Ring part (one of the annular members)
120B Claw (the other of the annular member)
122 Spacer (second positioning member)
124 Snap ring (third positioning member)
126 Nut (fourth positioning member)
S1 Hub structure with built-in motor
Claims (6)
前記ハブ軸に対して回転可能に設けられたハブ体と、
前記ハブ体の内部に設けられ、中心部に回転軸が貫通されたロータと、前記ロータを回転させるステータとを備えると共に、前記ハブ体を回転させるモータと、
前記ハブ体の内部に設けられ、軸受を介して前記回転軸を回転可能に支持し、前記ハブ軸に取り付けられると共に前記モータを支持するハウジングと、
前記回転軸における前記ロータの軸方向の一方の側面に設けられ、一方が前記ロータの側面に位置し、他方が前記回転軸を保持する環状部材からなり、前記回転軸に対する前記ロータの軸方向一方側の位置を規制する第1位置決め部材と、
前記回転軸における前記ロータの軸方向の他方の側面に設けられ、前記回転軸に対する前記ロータの軸方向他方側の位置を規制する第2位置決め部材と、
前記回転軸に設けられ、前記軸受に対する前記回転軸の軸方向の位置を規制する第3位置決め部材と、
を有し、
前記第1位置決め部材と、前記ロータと、前記第2位置決め部材と、前記軸受と、前記第3位置決め部材が、これらの順で前記回転軸の軸方向に隣接して配置されており、
前記第1位置決め部材の前記回転軸を保持する部分が弾性を有するモータ内蔵ハブ構造。 A hub axle fixed to the vehicle body,
A hub body rotatably provided with respect to the hub shaft;
A motor provided inside the hub body, the rotor having a rotation shaft penetrating through a central portion thereof, a stator for rotating the rotor, and a motor for rotating the hub body;
A housing provided inside the hub body, rotatably supporting the rotating shaft via a bearing, attached to the hub shaft and supporting the motor;
The rotary shaft is provided on one side surface of the rotor in the axial direction, one is located on the side surface of the rotor, and the other is an annular member that holds the rotary shaft, and one of the rotor axial directions with respect to the rotary shaft A first positioning member for regulating the position on the side;
A second positioning member that is provided on the other side surface of the rotor in the axial direction of the rotor and restricts the position of the rotor on the other side in the axial direction of the rotor;
A third positioning member that is provided on the rotating shaft and restricts the position of the rotating shaft in the axial direction with respect to the bearing;
I have a,
The first positioning member, the rotor, the second positioning member, the bearing, and the third positioning member are arranged adjacent to each other in the axial direction of the rotating shaft in these order,
A motor built-in hub structure in which a portion of the first positioning member that holds the rotating shaft has elasticity .
前記第2位置決め部材は、前記軸受と前記ロータとの間に介在されるスペーサである請求項1に記載のモータ内蔵ハブ構造。 The outer ring of the bearing is fitted to the side of the housing,
The motor built-in hub structure according to claim 1, wherein the second positioning member is a spacer interposed between the bearing and the rotor.
前記ハブ軸に形成された係合部が、前記ハウジングに形成された被係合部に係合されると共に、
前記ハブ軸には、前記ハブ軸の前記ハウジングに対する軸方向の位置を規制する第4位置決め部材が設けられている請求項1又は請求項2に記載のモータ内蔵ハブ構造。 The hub shaft is arranged on the both sides in the axial direction of the rotating shaft and is coaxially divided with the rotating shaft,
The engaging portion formed on the hub shaft is engaged with the engaged portion formed on the housing,
The hub structure with a built-in motor according to claim 1 or 2 , wherein the hub shaft is provided with a fourth positioning member that regulates an axial position of the hub shaft with respect to the housing .
前記第3位置決め部材は、前記回転軸の周方向に形成された溝部に係合されている請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載のモータ内蔵ハブ構造。 In the first positioning member, the claw portion on the other side bites into the rotation shaft, and holds the rotation shaft,
The motor built-in hub structure according to any one of claims 1 to 4, wherein the third positioning member is engaged with a groove formed in a circumferential direction of the rotating shaft .
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