JP6806758B2 - ハブ装置および関連システム - Google Patents

Description

関連出願との相互参照

本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、米国仮出願第６２／５９３，８５４号（２０１７年１２月１日出願）および同第６２／６５０，８９５号（２０１８年３月３０日出願）の利益および優先権を主張する。

本技術は、ハブ装置またはハブアセンブリに関する。より詳細には、本技術は、車両の車輪を駆動または回転させるように構成されたコンパクトなハブ装置に関する。

現代の都市では、個人用車両に依存している輸送は、交通量および汚染を大幅に増加させる可能性がある。この問題の解決策の１つは、コンパクトな設計の車両を人々に使用させることである。自転車のような従来のコンパクトな車両の中には、人力が必要なものがあり、特定の状況下ではユーザにとって便利ではない。例えば、ユーザが丘を登るまたは長距離を走るのは困難である場合がある。したがって、使い易さを高め、性能を向上させる改善された車両設計が必要とされている。

本技術の実施形態によるハブ装置を示す図である。

本技術の実施形態によるハブ装置の分解図である。

本技術の実施形態によるトルクセンサの構成要素を示す図である。 本技術の実施形態によるトルクセンサの構成要素を示す図である。

本技術の実施形態によるトルクセンサの構成要素を示す図である。 本技術の実施形態によるトルクセンサの構成要素を示す図である。

本技術の実施形態によるハブ装置の回転可能ハウジングの分解図である。

本技術の実施形態による保護スリーブを示す図である。 本技術の実施形態による保護スリーブを示す図である。

本技術の実施形態によるロックデバイスを示す図である。 本技術の実施形態によるロックデバイスを示す図である。 本技術の実施形態によるロックデバイスを示す図である。 本技術の実施形態によるロックデバイスを示す図である。 本技術の実施形態によるロックデバイスを示す図である。

車輪に結合されている、本技術の実施形態によるハブ装置を示す図である。

図面は必ずしも縮尺通りに描かれていない。例えば、図面の要素のいくつかの寸法は、様々な実施形態の理解を向上させるのを助けるために拡大または縮小されている場合がある。同様に、いくつかの実施形態の議論の目的のために、いくつかの構成要素および／または動作を異なるブロックに分離してもよく、または単一のブロックに組み合わせてもよい。さらに、特定の実施形態が図面に例として示され、以下に詳細に説明されているが、当業者は、修正、等価物、および代替物が添付の特許請求の範囲内に入ることを認識するであろう。

本技術は、車両（例えば、自転車、三輪車、スクータ、電動車椅子、カートなど）の車輪／リムを回転させるように構成されたハブ装置に関する。このハブ装置は、ロータアセンブリと、シャフトアセンブリと、ステータアセンブリとを含む。ステータアセンブリはシャフトに固定的に結合され、シャフトはロータアセンブリを通って延伸する。ロータアセンブリは、ステータアセンブリおよびシャフトに対して回転することができる。いくつかの実施形態では、ハブ装置は電気モータと考えることができる。ハブ装置のロータアセンブリは車両の車輪／リムに結合され、シャフトは車両（例えば、フレームなどの車両構造）に固定的に結合される。ハブ装置は、人力の有無にかかわらず車輪を回転させて車両を動かす（または少なくとも動くように促す）ように構成されている。

いくつかの実施形態では、本技術は、ユーザがハブ装置を便利に運ぶことを可能にするコンパクトな設計のハブ装置を対象とする。本発明のハブ装置は、容易で迅速な設置を可能にし、メンテナンスのためのアクセスを可能にするモジュール式設計をも有する。例えば、ハブ装置のサイドカバー（例えば、図１１）は容易に取り外され、ハブ装置の内側へのアクセスを提供することができる。

本技術の利点は、例えば、（１）ロータアセンブリとステータアセンブリとを有するコンパクトなハブ形電気モータを提供すること、（２）本発明のハブ装置の構成要素（例えば、バッテリパック、主回路基板、コントローラなど）の大部分が、ステータアセンブリの内側に配置され、したがって、ロータアセンブリと共に回転しないことを含む。これは、構成要素の寿命および信頼性にとって有益である。

図１は、本技術の実施形態によるハブ装置またはハブアセンブリ１００の等角図である。図１に示すように、ハブ装置１００は、複数のスポーク１０５を収容するように構成された外側ハウジング（またはハウジング）およびハブフランジ（またはリング構造）１０３を含む（例えば、スポーク１０５の他端は、二輪車の前輪／後輪に結合することができる）。

いくつかの実施形態では、ハウジングは、複数のハウジング構成要素から組み立てることができる。いくつかの実施形態では、ハウジングは、互いに結合され、ともに、ハブ装置１００の要素を収容するための内／内方／内部空間を形成する第１のハウジング構成要素１０１および第２のハウジング構成要素２０１を含むことができる。いくつかの実施形態では、例えば、第１のハウジング構成要素１０１は、側壁１０１ａと、側壁１０１ａの外周の周りに延伸する外側リム１０１ｂとを含むことができる。外側リム１０１ｂは、第１のハウジング構成要素１０１の内方空間を画定する高さを有する。

図１に示すように、第１のハウジング構成要素１０１は、その中央に側面開口が形成され、シャフト（例えば、図２のシャフト２０９）が通過することを可能にする。開口は、サイドカバー１１０２を収容するように構成される（例えば、図１１参照）。サイドカバー１１０２は、シャフトに固定的に結合されており、したがって、ハウジングと共に回転しない。いくつかの実施形態では、サイドカバー１１０２とハウジングとの間に、ハウジングがサイドカバー１１０２（およびシャフト２０９）に対して回転することを可能にするベアリングを配置することができる。いくつかの実施形態では、ハウジング１０１とサイドカバー１１０２との間にオイルシールを配置することができる。

図１に示すように、ハブフランジ１０３またはリング構造は、側壁１０１ａに結合されるか、または側壁１０１ａと一体的に形成される。ハブフランジ１０３は、第１のハウジング構成要素１０１の中心点から半径方向外側の位置において、側壁１０１ａの表面から外向きに延伸する。第２のハウジング構成要素２０１（例えば、蓋またはキャップ、図２）は、第１のハウジング構成要素１０１の開放端を、第１のハウジング構成要素１０１の外側リム１０１ｂの下に嵌合する構造によって封止する。いくつかの実施形態では、第２のハウジング構成要素２０１は、その上に形成された挿入フランジ２０１１を含むことができる。挿入フランジ２０１１は、第２のハウジング構成要素２０１を第１のハウジング構成要素１０１に結合するように（例えば、図５を参照して以下に説明する間隙に挿入されるように）構成される。いくつかの実施形態では、第２のハウジング構成要素２０１とシャフト２０９との間にベアリングまたはオイルシール２１４（図２）を配置することができる。ベアリング２１４は、第２のハウジング構成要素２０１とシャフト２０９との間の相対回転を容易にするように構成される。

図２に最もよく示されているように、ハウジングの内方空間には、ハブアセンブリ１００の中心を通る車軸またはシャフト２０９に直接的または間接的に固定されている主回路基板２０３、バッテリアセンブリ２０５、およびコイルアセンブリ２０７が嵌合されている。そのような実施形態では、第１のハウジング構成要素１０１と、第１のハウジング構成要素１０１の内方の複数の磁石５０８（図１または図２には見えない、例えば図５参照）が共にロータアセンブリを形成する。さらに、主回路基板２０３、バッテリアセンブリ２０５、およびコイルアセンブリ２０７は共に、ステータアセンブリ２０８と考えることができる。

バッテリアセンブリ２０５のバッテリパックによって供給される電流がステータアセンブリ２０８のコイル（またはコイルアセンブリ２０７）を通過すると、磁場が生成され、したがってロータアセンブリの磁石５０８を動かして、ロータアセンブリを軸Ｒ（またはシャフト２０９）を中心として回転させる。いくつかの実施形態では、追加のバッテリパックが、バックアップの補助電源として、ハブ装置１００の外部に配置されてもよい。その結果、ハウジング、および、スポーク１０５を介してハウジングに取り付けられた車輪も回転して、スクータ、自転車、または車両が動く。

図示の実施形態では、ハブフランジ１０３またはリング構造および側壁１０１ａは、同心円状に配置されている。ハブフランジ１０３は、側壁１０１ａの中心点の周りに配置されている。他の実施形態では、ハブフランジ１０３は、側壁１０１ａの異なる半径方向位置（例えば、ハウジングの外縁に近い、または中心点に近い）に配置することができる。図示のように、ハブフランジ１０３は、それぞれ複数のスポーク１０５の端部を受け入れるように構成された複数の開口１０７を含む。

各スポーク１０５は、車輪／リム構造（図１には示されていない）に結合するように構成された外端と、ハブフランジ１０３の内周に形成された対応する形状の凹部に着座する張り出し（または球形）内端１０９とを有する。一実施形態では、球面ワッシャ１０８がスポーク１０５の上に嵌め込まれ、スポーク１０５の張り出し端部に当接する。対応して成形された球形凹部が、ハブフランジ１０３内に形成されて、球面ワッシャ１０８を受け入れ、張力下でスポーク１０５を固定する。

また、球面ワッシャ１０８は、スポーク１０５がハブフランジ１０３に種々の角度で接触することを可能にするので、本発明の構造は、（１）製造の自由度を改善し（例えば、嵌合が容易で誤差許容度が高い）、（２）少なくともスポーク１０５が端部においてハブフランジ１０３に剛直に固定されていないので、ハブ装置１００を操作するときに付加的な耐久性を提供する。

図２は、本技術の実施形態によるハブ装置２００を示す分解図である。ハブ装置２００は、（側壁１０１ａおよび外側リム１０１ｂを有する）第１のハウジング構成要素１０１と、蓋もしくはキャップまたは第２のハウジング構成要素２０１とを含む。その外面に、第１のハウジング構成要素１０１は、複数のスポークを介して車輪／リム構造に結合するように構成されたハブフランジ１０３を含む。第２のハウジング構成要素２０１は、その内面上に、（例えば、図７を参照して後述するロックデバイス７００またはモータロックデバイスと協働することによって）ハウジングとコイルアセンブリ２０７との間の相対回転を停止させるように構成された複数の突起または止めバンプ２１３を含む。複数の突起または止めバンプ２１３は、「係合部分」と名付けることができる。いくつかの実施形態では、第１のハウジング構成要素１０１および蓋または第２のハウジング構成要素２０１は共にハウジングアセンブリを形成する。

いくつかの実施形態では、係合部分は、（例えば、ロックデバイス７００を受け入れるように構成された）凹部、（例えば、ロックロックデバイス７００に係合するように構成された）フック、および他の適切な構成要素として実装することができる。いくつかの実施形態では、係合部分は、第１のハウジング構成要素１０１の側壁１０１ａの内面および／または第２のハウジング構成要素２０１の内面上に位置する。係合部分およびロックデバイス７００は、共に、ハブ装置２００のための「ロック機構」または「ロックシステム」を形成する。

図示された実施形態では、複数の磁石５０８（例えば、図５参照）が外側リム１０１ｂの内面上に周方向に配置され、したがって、第１のハウジング構成要素１０１、第２のハウジング構成要素２０１、および磁石５０８は、共にこの実施形態において「ロータアセンブリ」またはロータとして作用する。

主回路基板２０３は、電流をコイルに印加するために、またはハウジングを回転させるのに必要な１つまたは複数のコントローラ、制御回路、ロジック、センサ、配線、および／または他の適切な構成要素を担持するように構成される。いくつかの実施形態では、主回路基板２０３は、車両の電気制御ユニット（ＥＣＵ）を担持することができる。いくつかの実施形態では、主回路基板２０３は、ハブ装置２００の出力を制御するように構成された動力コントローラ（図示せず）を担持することができる。出力は、ロータアセンブリ（内部またはその内面上に磁石５０８が配置されたハウジング）とステータアセンブリ２０８との間の回転トルク力の形態で、またはモータによって消費されるワットによって測定することができる。いくつかの実施形態では、主回路基板２０３は、（例えば、三相交流を供給するために）バッテリアセンブリ２０５からの電力を管理するように構成された駆動回路を担持することができる。いくつかの実施形態では、駆動回路および動力コントローラは、１つの構成要素（たとえば、モータ制御ユニット、ＭＣＵ）に統合することができる。

バッテリアセンブリ２０５は、複数のバッテリパックを含むことができる。図示の実施形態では、バッテリアセンブリ２０５は、主回路基板２０３に隣接して横方向に配置された３つのバッテリパックを含む。他の実施形態では、バッテリアセンブリ２０５は、様々な方法で構成された異なる数のバッテリパックを有することができる。いくつかの実施形態では、バッテリアセンブリ２０５は、シャフト２０９に対して概ね垂直な基準面内に（例えば、このような実施形態では、バッテリパックの長手方向は基準面内にある）多角形（例えば、三角形、長方形、五角形、六角形など）を形成するように配置された複数のバッテリパックを含むことができる。いくつかの実施形態では、バッテリパックは、シャフト２０９の周りに等角度で配置することができる。いくつかの実施形態では、バッテリパックは、コイルアセンブリ２０７に嵌め込まれるようにバッテリパックのサイズ／形状に基づいて配置され得る。例えば、バッテリパックは、図２に示したものとは異なる向きを有することができる。

いくつかの実施形態では、バッテリアセンブリ２０５は、バッテリ管理システム（ＢＭＳ）によって制御または管理することができる。ＢＭＳは、バッテリの状態を監視するように構成された１つまたは複数のセンサを含むことができる。いくつかの実施形態では、ＢＭＳを主回路基板２０３上に配置することができる。いくつかの実施形態では、様々なニーズまたは実際の設計に応じて、バッテリパック（およびその中のバッテリセル）を直列または並列に接続することができる。

いくつかの実施形態では、バッテリアセンブリ２０５は、主回路基板２０３上に配置され、バッテリ関連情報（例えば、バッテリ使用情報、バッテリ動作命令（例えば、バッテリによって異なる場合がある充電／放電レートまたは他の命令）、バッテリファームウェア、バッテリ状態など）を記憶するように構成された１つまたは複数のバッテリメモリに結合されることができる。いくつかの実施形態では、バッテリメモリは、車両情報（例えば、ハブ装置２００内の動作温度）またはユーザ情報（例えば、運転／乗車履歴、習慣など）を格納するように構成することもできる。いくつかの実施形態では、バッテリメモリは、バッテリアセンブリ２０５のバッテリハウジング内に配置することができる。

いくつかの実施形態では、ハブ装置２００がコンパクトな設計になることができるように、バッテリアセンブリ２０５をコイルアセンブリ２０７の内側に配置することができる。バッテリアセンブリ２０５をコイルアセンブリ２０７の内側に配置する利点は、例えば、（１）コイルアセンブリ２０７が、例えば外部からの衝撃からバッテリアセンブリ２０５を保護することができること、および（２）この構成が、バッテリアセンブリ２０５がロータアセンブリの磁石によって生成される磁界の干渉／影響を受けるのを少なくとも部分的に防止または妨げることができることを含む。

車軸またはシャフト２０９は、主回路基板２０３、バッテリアセンブリ２０５、およびコイルアセンブリ２０７に固定的に結合される。シャフト２０９は、車体（例えば、フレーム、シャーシ、構造部品など）に結合され、これらを支持することができる。作動中、ハウジングおよびそれに取り付けられた車輪（ハブフランジに結合されたスポークを介して）は、シャフト２０９に対して回転して車体を動かすことができる。いくつかの実施形態では、シャフト２０９は、前輪構成要素（例えば、前輪フォーク）または後輪構成要素（例えば、後輪フレーム）に結合することができる。

いくつかの実施形態では、ハブ装置２００は、ハブ装置２００を防水にするように構成された１つまたは複数の防水構成要素（例えば、Ｏリング）を含むことができる。いくつかの実施形態では、防水構成要素は、シャフト２０９に隣接する位置、ハブ装置２００等の構成要素（例えば、図３ａを参照して後述する内部トルクセンサ３１７、図４ａを参照して後述する外部トルクセンサ構成要素４１９）に隣接する位置などの、１つまたは複数の位置に配置することができる。いくつかの実施形態では、防水構成要素は、ハブ装置２００全体の防水性を向上させるために、第１のハウジング構成要素１０１と第２のハウジング構成要素２０１との間、シャフト２０９の一方または両方の端部、サイドカバー１１０２と第１のハウジング構成要素１０１および第２のハウジング構成要素２０１との間などに配置することもできる。

いくつかの実施形態では、シャフト２０９は、トルクセンサを保護し、かつ／またはトルクセンサの取り付けを容易にするように構成されたトルクセンサジャケット２１５に結合することができる。例えば、トルクセンサジャケット２１５は、トルクセンサに取り付けられたワイヤをシャフト２０９に取り付けるのを容易にするように構成される。トルクセンサジャケット２１５およびトルクセンサの実施形態を、図３ａ〜図４ｂを参照して以下に説明する。

図３ａおよび３ｂは、内部トルクセンサ構成要素３１７がトルクセンサジャケット２１５にどのように結合されるかを示す。図示されているように、内部トルクセンサ構成要素３１７は、最初に（たとえば、シャフト２０９を内部トルクセンサ構成要素３１７の開口に挿入することによって）シャフト２０９に結合され、その後、トルクセンサジャケット２１５に向かって移動または摺動される。適切なワイヤ／ケーブル接続（例えば、内部トルクセンサ構成要素３１７のケーブルを主回路基板２０３上のコントローラに結合する）の後、内部トルクセンサ構成要素３１７を押して、トルクセンサジャケット２１５に固定的に結合することができる。

図３ｂに示すように、第１のハウジング構成要素１０１は、外部トルクセンサ構成要素４１９と係合するように構成された複数の爪３０１を含む。図４ａおよび図４ｃは、外部トルクセンサ構成要素４１９が内部トルクセンサ構成要素３１７にどのように結合されるかを示す。図示されているように、外部トルクセンサ構成要素４１９は、最初に（たとえば、シャフト２０９を外部トルクセンサ構成要素４１９の開口に挿入することによって）シャフト２０９の近くに配置され、その後、外部トルクセンサ構成要素４１９は、内部トルクセンサ構成要素３１７に向かって移動または摺動される。外部トルクセンサ構成要素４１９は、内部トルクセンサ構成要素３１７の外側に配置されるように構成される。

図４ａに示すように、外部トルクセンサ構成要素４１９は、外部トルクセンサ構成要素４１９が第１のハウジング構成要素１０１に結合（それとともに回転）することができるように爪３０１と係合するように構成されたラチェットギア４２１を含む。ラチェットギア４２１は、外部トルクセンサ構成要素４１９が第１のハウジング構成要素１０１と共に単一の回転方向に回転することを可能にする。外部トルクセンサ構成要素４１９はまた、変速機構成要素（例えば、チェーン、ベルト、伝動ギアセットなど）に結合するように構成されたギア付き面４２３を含む。変速機構成要素は、さらに、ユーザ／乗り手が踏むためのペダルに結合することができ、その結果、人力によってハウジングを回転させることができる。

ユーザがペダルを踏むと、ペダルに加えられたトルクを、外部トルクセンサ構成要素４１９に伝達することができる。外部トルクセンサ構成要素４１９と内部トルクセンサ構成要素３１７との間の相対回転を（例えば、磁界の変化を測定することによって）測定することによって、ユーザの動作から生じるトルク／力を検知／測定することができる。いくつかの実施形態では、トルクセンサは、測定に対応する信号を主回路基板上のコントローラに送信することができる。いくつかの実施形態では、測定されたトルクが閾値を超える場合、ハブ装置２００は、ハブ装置２００に結合された車輪の回転を容易にする追加のトルクを生成することによって応答することができる。例えば、ユーザが上り坂を進むとき、ユーザはペダルを通常よりも強く押す必要があり得る。このような状況では、トルクセンサはこの変化を検知し、それに応じて応答するようにハブ装置２００に通知することができる。

いくつかの実施形態では、追加のトルクは、平均的なユーザ乗車速度または運転速度に基づいて決定することができる。例えば、平らな道路を進むときの平均乗車速度（例えば、乗車履歴、ユーザ選好などの様々な要因に基づいて判定することができる）を、２５キロメートル毎時とすることができる。この例では、ハブ装置２００が、ユーザが（例えば、ユーザがペダルをより強く踏むことを検知することによって）上り坂を進んでいると判断すると、ハブ装置２００は、平均的な乗車速度で進むようにユーザを支援するように、ユーザに追加のトルクを提供することができる。いくつかの実施形態では、追加のトルクを生成して、ユーザが上り坂でユーザの平均乗車速度の５０〜９９％で乗るのを支援することができる。

図５は、ステータアセンブリ２０８が第１のハウジング構成要素１０１またはハウジングアセンブリ内にどのように嵌合されるかを示す。図示されているように、ステータアセンブリ２０８はシャフト２０９に結合され、その後、シャフト２０９は（示されているようにＸ方向において）第１のハウジング構成要素１０１の中心開口５１０を通るように配置される。示されているように、複数の永久磁石５０８が、第１のハウジング構成要素１０１の内部または内面に配置される。動作中、複数の永久磁石５０８および第１のハウジング構成要素１０１は、ステータアセンブリ２０８に対して（第２のハウジング構成要素とともに、ロータアセンブリとして）回転することができる。

いくつかの実施形態では、磁石５０８は、接続構造（例えば、金属リング）を介して第１のハウジング構成要素１０１に結合することができる。いくつかの実施形態では、磁石５０８は、第１のハウジング構成要素１０１の側壁１０１ａに結合することができる。いくつかの実施形態では、磁石５０８は、第１のハウジング構成要素１０１の外側リム１０１ｂに結合することができる。

図５に示すように、間隙５１２が、磁石５０８と第１のハウジング構成要素１０１との間に形成される。間隙５１２は、第２のハウジング構成要素２０１と第１のハウジング構成要素１０１とが固定的に結合されるように、第２のハウジング構成要素２０１の挿入フランジ２０１１（図２）を受け入れるように構成される。

図６ａおよび図６ｂは、トルクセンサのワイヤをシャフト２０９に固定するように構成された保護スリーブまたはワイヤクリップ６１２を示す等角図である。図示のように、コネクタ６１０は平坦な形状を有する。図示の実施形態では、シャフト２０９は、平坦な表面２０９２と、その上に配置／形成された周方向凹部２０９１とを含む。シャフト２０９はまた、シャフト２０９の中心軸から半径方向に延伸する２つの止め壁２０９３ａ〜ｂを含み、トルクワイヤを通すスロットを有する。これらのワイヤは、凹部２０９１に圧入され、保護スリーブ６１２と共に適所に保持される。

コネクタワイヤ６１０１がシャフト凹部２０９１内に配置されると、保護スリーブ６１２は、２つの止め壁２０９３ａ、２０９３ｂの間に配置され得る。その結果、コネクタワイヤ６１０１はシャフト凹部２０９１内に配置され、コネクタ６１０は、平坦な表面２０９２上に配置され、それによって、コネクタ６１０は、内部トルクセンサ構成要素３１７（図３ａおよび図３ｂ）に容易に接続することができる。いくつかの実施形態では、コネクタワイヤ６１０１は、主回路基板２０３上に配置されたコントローラ（例えば、ＥＣＵ）に結合することができる。

図７は、本技術の実施形態によるロックデバイス７００の分解図である。ロックデバイス７００は、ハブ装置（例えば、図１に示すハブ装置１００）のモータを（例えば、モータのロータアセンブリがモータのステータアセンブリに対して回転するのを防止／妨げるように）ロックするように構成される。

図７に示すように、ロックデバイス７００は、ストッパ７０１と、ストッパホルダ７０３と、ロッド７０７（またはねじ／ねじ付きロッド）に結合されたアクチュエータ７０５と、アクチュエータ７０５のワイヤを、ロッド７０７を動かすための電流を供給するコントローラに接続するように構成されたプラグ７０９とを含む。ストッパホルダ７０３は、ハブ装置の内側に位置する電動モータの固定部分（例えば、ステータアセンブリ）に固定的に取り付けられる。ストッパ７０１は、ストッパホルダ７０３内に位置し、ロッド７０７によって動かされるに構成されている。

いくつかの実施形態では、ねじ付きナット７１１などの位置決め構成要素がストッパ７０１の筐体内に配置され、ばね７１３によって付勢される。ロッド７０７は、アクチュエータ７０５によってねじ込まれ、回転させることができる。ねじ付きロッド７０７は、ナット７１１をねじ付きロッド７０７上で上下に動かして、ストッパ７０１をロータアセンブリ（例えば、ハブ装置２００のハウジングアセンブリ）上の表面と係合するように、および、係合から外れるように、進退させる。いくつかの実施形態では、アクチュエータ７０５は、軸方向ソレノイド、またはストッパ７０１を動かす他のアクチュエータであってもよい。

いくつかの実施形態では、ばね７１３は、ストッパ７０１に弾性力を提供して、ストッパ７０１をナット７１１に対して保持するように配置することができ、結果、ロッド７０７に対するナット７１１の運動が、ストッパ７０１をハウジングアセンブリ（例えば、第１のハウジング構成要素１０１）の内面に向かってまたは内面から外方に動かす。いくつかの実施形態では、ストッパ７０１はハウジングアセンブリの内面に隣接して（実際に）接触することなく配置することができる。

いくつかの実施形態では、プラグ７０９は、電気制御ユニット（ＥＣＵ）および／または他の適切なデバイスに結合されたコントローラに結合することができる。いくつかの実施形態では、ＥＣＵは、外部デバイス（例えば、スマートフォン、キーフォブなど）からの信号に応答してモータをロック／ロック解除することができる。いくつかの実施形態では、ＥＣＵは、所定期間後（例えば、ハブ装置がオフになってから１０分後）に外部デバイス（例えば、スマートフォン、キーフォブなど）からの信号を受信することなく、モータをロック／ロック解除することができる。

図８〜図１０ｂは、ロックデバイス７００の動作を示す、ロックデバイス７００の断面図および等角図である。図８および図９に示すように、ロックデバイス７００のストッパホルダ７０３は、ロータアセンブリ８０１がロックデバイス７００に対して（例えば、図８に示すような軸Ｒを中心として）自由に回転できるように、ステータアセンブリのコイルアセンブリ８０３に固定的に結合される。

図８に示す例示の実施形態では、ロータアセンブリ８０１は、ハウジングアセンブリと、それに取り付けられたいくつかの磁石８０８とを含む。図示の実施形態では、コイルアセンブリ８０３は、複数のコイル８１０と、ロックデバイス７００に固定的に結合するように構成されたシャーシ８０６（図１０ａおよび図１０ｂも参照）とを含む。図１０ａに示す実施形態では、コイル８１０は、第１のコイルセット８１０ａ、第２のコイルセット８１０ｂ、および第３のコイルセット８１０ｃを含むことができる。第１のコイルセット８１０ａは、第１のワイヤ８１０ａａを介してバッテリパック（または他の適切な構成要素）に結合されるように構成される。第２のコイルセット８１０ｂは、第２のワイヤ８１０ｂｂを介してバッテリパックに結合されるように構成される。第３のコイルセット８１０ｃは、第３のワイヤ８１０ｃｃを介してバッテリパックに結合されるように構成される。第１、第２および第３のコイルセット８１０ａ〜８１０ｃは、シャーシ８０６の周りに周方向に配置される。

図８に示すように、２つの止めバンプ８０５ａ、８０５ｂは、ハウジングアセンブリの内面に結合される（または一体的に形成される）。止めバンプ８０５ａ、８０５ｂは、（例えば、図９および図１０ｂに示すように）ストッパ７０１が伸張した「ロック」位置にあるとき、ロータアセンブリ８０１（例えば、ハウジングアセンブリおよび磁石８０８）がストッパ８０１（コイルアセンブリ８０３に固定的に結合されている）に対して回転するのを抑制するように構成される。

ストッパ７０１が「ロック解除」位置（例えば、図８および図１０ａに示すように）に後退されると、ロータアセンブリ８０１はストッパ７０１（およびコイルアセンブリ８０３）に対して回転することができる。いくつかの実施形態では、車輪を複数の異なる位置でロックすることができるように、ハウジングアセンブリに結合された３つ以上の止めバンプ８０５があり得る。

図８および図１０ａでは、ロックデバイス７００は「ロック解除」位置にあり、ロータアセンブリ８０１はコイルアセンブリ８０３に対して回転することができる。このような実施形態では、ストッパ７０１（の縁部）はストッパホルダ７０３（の外縁）と同一平面上にあり、そのため、回転時にストッパ７０１は止めバンプ８０５ａ、８０５ｂに接触しない。

ＥＣＵがアクチュエータ７０５にロッド７０７を回転させるように指示すると（例えば、ストッパ７０１を図８および図９に示す方向Ａに移動させるために）、車輪はそれに応じてロックおよびロック解除される。

図９および図１０ｂに示すように、ストッパ７０１がハウジングアセンブリに向かって（例えば方向Ａに）移動すると、ストッパ７０１はもはやストッパホルダ７０３と同一平面上になく、ロックデバイス７００は「ロック」位置にある。したがって、ストッパ７０１は、止めバンプ８０５ａ、８０５ｂのうちの１つによって「停止」または拘束され、ロータアセンブリ８０１に対して自由に回転することができない。その結果、ロータアセンブリ８０１はロックされ、コイルアセンブリ８０３に対して回転することができない。

いくつかの実施形態では、止めバンプは、ハウジングアセンブリの内面に周方向に配置することができる。このような実施形態では、止めバンプのいずれか１つによってストッパ７０１を止めることができる。いくつかの実施形態では、止めバンプは、ストッパ７０１が伸張位置にあるときにストッパに係合することができる突起、ブロック、および／または他の適切な形状など、様々な形状に形成することができる。

いくつかの実施形態では、止めバンプはプラスチックのような比較的容易に交換可能な材料から形成することができるが、ストッパ７０１は比較的硬質または剛性の材料で作ることができる。このような実施形態では、止めバンプ８０５の１つまたは複数が損傷した場合（例えば、ストッパ７０１に接触することによって引き起こされる）、止めバンプの残りの部分は依然としてストッパ７０１に係合してロータアセンブリ８０１の位置をロックすることができる。破損した止めバンプ８０５を交換することは容易かつ便利である。その結果、本技術は、電気モータの回転をロック、停止、および／または制御するための、信頼性が高く維持し易い機構を提供する。

図１１は、本技術の実施形態によるハブ装置１００（またはいくつかの実施形態ではハブ装置２００）を支持する車両フレーム１１０１の等角図である。図示のように、ハブ装置１００のシャフト２０９は、車両フレーム１１０１に固定的に結合されている。ハブ装置１００のハウジングアセンブリは、スポーク１０５およびリング構造１０３（図示のように、サイドカバー１１０２をハブ装置１００に取り付けることができる）を介して車輪１１０３に結合される。車輪１１０３は、ハブ装置１００によって回転して車両フレーム１１０１を動かすことができる。車輪１１０３が回転していないとき、充電ヘッド１１０５をハブ装置１００に結合してこれを充電することができる。いくつかの実施形態では、充電ヘッド１１０５は、磁力によってハブ装置１００に結合することができる。図示のように、充電ヘッド１１０５は、ワイヤ１１０７を介して電源に接続することができる。いくつかの実施形態では、車輪１１０３は、タイヤ１１０９、車輪リム１１１１、複数のスポーク１０５、およびハブ装置１００を有する車輪セットであってもよい。

いくつかの実施形態では、本開示におけるハブ装置は、ハブ装置を制御するように構成された複数のコントローラまたはプロセッサを含むことができる。例えば、ハブは、ハブ装置の一般的な動作（例えば、回転）を制御するように構成されたメインコントローラ（例えば、電気制御ユニット、ＥＣＵ）を含むことができる。いくつかの実施形態では、メインコントローラは、ハブ装置の外部のプロセッサ（例えば、ユーザのスマートフォン内のプロセッサ）によってさらに「制御」することができる。いくつかの実施形態では、ハブ装置は、特定の構成要素を制御するように構成された補助コントローラを含むことができる。例えば、補助コントローラは、ステータアセンブリのコイルに交流（ＡＣ）を導くように構成されたモータ制御ユニット（ＭＣＵ）とすることができる。いくつかの実施形態では、ＭＣＵは、コイルがハブ装置を動かすために様々な電磁場を生成することができるように、直流（ＤＣ）をコイルに対する多相交流に変換することができる。

本技術は、特定の例示的な実施形態を参照して説明されているが、本技術は、記載された実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲の精神および範囲内で修正および改変されて実施され得ることが認識されよう。したがって、本明細書および図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味において考えられるべきである。

Claims (17)

1. ハブ装置であって、
   ロータアセンブリであり、
   第１のハウジング構成要素と、
   前記第１のハウジング構成要素に対向して配置された第２のハウジング構成要素で、前記第１のハウジング構成要素および前記第２のハウジング構成要素は共に内部空間を画定する、第２のハウジング構成要素と、
   前記第１のハウジング構成要素および前記第２のハウジング構成要素の一方または両方に取り付けられた複数の磁石と
   を備える、ロータアセンブリと、
   前記ロータアセンブリを通って延伸するように配置されているシャフトであり、前記ロータアセンブリは、前記シャフトに回転可能に結合されている、シャフトと、
   前記シャフトに固定的に結合され、前記内部空間に配置されたステータアセンブリであり、前記ステータアセンブリは、
   シャフトに固定的に結合されているコイルアセンブリで、前記コイルアセンブリは、前記磁石に対応して配置されている、コイルアセンブリと、
   前記コイルアセンブリに固定的に結合された主回路基板と、
   前記コイルアセンブリの内部に配置され、前記主回路基板によって担持されるバッテリアセンブリで、前記バッテリアセンブリは、前記シャフトの周りに周方向に配置された複数のバッテリパックを含む、バッテリアセンブリと
   を備える、ステータアセンブリとを備え、
   前記ロータアセンブリは、前記主回路基板によって担持されているコントローラからの信号に基づいて前記ステータアセンブリに対して回転するように構成されており、
   前記バッテリパックは前記シャフトにほぼ垂直な基準面内に配置されており、前記バッテリパックの長手方向は前記基準面内に位置しており、
   前記第１のハウジング構成要素および前記第２のハウジング構成要素は、前記第２のハウジング構成要素に形成された挿入フランジによって互いに緊密に嵌合するように構成され、前記挿入フランジは、前記磁石と前記第１のハウジング構成要素の内周面との間に挿入されるように構成される、ハブ装置。
2. 前記コイルアセンブリは、複数のコイルとシャーシとを含み、前記複数のコイルは、前記シャーシの外周面に配置される、請求項１に記載のハブ装置。
3. 前記バッテリアセンブリは、前記シャーシと前記主回路基板との間に配置される、請求項２に記載のハブ装置。
4. 前記主回路基板は、前記シャーシに対向し、前記第１のハウジング構成要素に隣接して配置される、請求項３に記載のハブ装置。
5. 前記シャフトに固定的に結合され、前記第１のハウジング構成要素に回転可能に結合されたトルクセンサをさらに備え、前記トルクセンサは、内部トルクセンサ構成要素および外部トルクセンサ構成要素を含み、前記内部トルクセンサ構成要素は前記シャフトに固定的に結合され、前記外部トルクセンサ構成要素は、前記第１のハウジング構成要素に回転可能に結合される、請求項１に記載のハブ装置。
6. 前記トルクセンサは、測定されたトルクを前記コントローラに送信するように構成され、前記コントローラは、前記測定トルクが閾値を超えると判定した場合、前記ハブ装置に、前記ハブ装置に結合されている車輪の回転を促進するための追加のトルクを生成するように指示する、請求項５に記載のハブ装置。
7. 前記トルクセンサに隣接して周りに配置されたＯリングをさらに備える、請求項５に記載のハブ装置。
8. 前記トルクセンサに結合されたワイヤを前記シャフトに固定するように構成された保護スリーブをさらに備える、請求項５に記載のハブ装置。
9. 前記保護スリーブは、前記シャフトによって形成された周方向凹部内に配置される、請求項８に記載のハブ装置。
10. 前記ロータアセンブリが前記ステータアセンブリに対して回転するのを妨げるように構成されたロック機構をさらに備え、前記ロック機構は、前記ステータアセンブリ上に設けられた少なくとも１つのロックデバイスと、前記ロータアセンブリ上に設けられた少なくとも１つの係合部分とを有し、
    前記ロックデバイスは、前記コントローラからの第１の信号に応答して、前記係合部分に係合するように作動され、
    前記ロックデバイスは、前記コントローラからの第２の信号に応答して、前記係合部分から係合解除するように作動される、請求項１に記載のハブ装置。
11. 前記ロックデバイスはストッパと、ストッパホルダと、アクチュエータとを備え、前記ストッパホルダは、前記ステータアセンブリに固定的に結合されており、前記ストッパは、前記ストッパホルダ内に配置され、前記ストッパは、前記アクチュエータによって動かされるように構成されており、
    前記係合部分は、バンプまたは凹部を備え、
    前記アクチュエータは、前記コントローラからの前記第１の信号に応答して、前記係合部分に係合するように前記ストッパを動かすように構成され、
    前記アクチュエータは、前記コントローラからの前記第２の信号に応答して、前記係合部分から係合解除するように、前記ストッパを動かすように構成される、請求項１０に記載のハブ装置。
12. 車輪セットであって、
    タイヤと、
    前記タイヤを支持するように構成された車輪リムと、
    前記車輪リムに結合された複数のスポークと、
    前記スポークによって前記車輪リムに結合されたハブアセンブリと
    を備え、前記ハブアセンブリは、
    側面と、前記側面に配置されているフランジとを有するハウジングであり、前記フランジは前記スポークに結合されている、ハウジングと、
    前記ハウジングの内周面に位置する複数の磁石と、
    前記ハウジングを通じて延伸するように配置されているシャフトであり、前記ハウジングは前記シャフトに回転可能に結合されている、シャフトと、
    前記ハウジングに配置され、シャフトに固定的に結合されているコイルアセンブリであり、前記コイルアセンブリは、前記複数の磁石に対応して配置されている、コイルアセンブリと、
    前記ハウジング内に配置され、前記コイルアセンブリに固定的に結合された主回路基板と、
    前記コイルアセンブリの内側に配置され、前記主回路基板によって担持されるバッテリアセンブリであり、前記バッテリアセンブリは、前記シャフトの周りに周方向に配置された複数のバッテリパックを含む、バッテリアセンブリと
    を備え、
    前記バッテリパックは前記シャフトにほぼ垂直な基準面内に配置されており、前記バッテリパックの長手方向は前記基準面内に位置しており、
    前記ハウジングは、第１のハウジング構成要素と第２のハウジング構成要素とを含み、前記第１のハウジング構成要素および前記第２のハウジング構成要素は、前記第２のハウジング構成要素に形成された挿入フランジによって互いに緊密に嵌合するように構成され、前記挿入フランジは、前記磁石と前記第１のハウジング構成要素の内周面との間に挿入されるように構成される、車輪セット。
13. 前記ハブアセンブリは、前記シャフトに結合されており、前記ハウジングの回転によって発生するトルクを測定するように構成されたトルクセンサをさらに備え、前記トルクセンサは、内部トルクセンサ構成要素と外部トルクセンサ構成要素とを含み、内部トルクセンサ構成要素は、前記シャフトと前記外部トルクセンサ構成要素との間に配置され、前記ハウジングの前記回転は、前記外部トルクセンサ構成要素と前記内部トルクセンサ構成要素との間の相対回転に基づいて測定される、請求項１２に記載の車輪セット。
14. 前記ハブアセンブリは、前記トルクセンサに結合されたワイヤを前記シャフトに固定するように構成された保護スリーブをさらに備え、前記保護スリーブは、前記シャフトによって形成される周方向凹部内に配置される、請求項１３に記載の車輪セット。
15. 前記ハブアセンブリは、
    前記ハウジングが、前記コイルアセンブリ、前記主回路基板、および前記バッテリアセンブリに対して回転するのを妨げるように構成されたロック機構をさらに備え、前記ロック機構は、ロックデバイスと、前記ハウジング上に配置されたバンプとを有し、
    前記ロックデバイスは、コントローラからの第１の信号に応答して、前記ハウジングに係合するように作動され、
    前記ロックデバイスは、前記コントローラからの第２の信号に応答して、前記ハウジングから係合解除するように作動される、請求項１２に記載の車輪セット。
16. 車両であって、
    車両フレームと、
    ハブアセンブリであり、前記ハブアセンブリのシャフトを介して前記車両フレームに結合されたハブアセンブリと、
    前記ハブアセンブリのハウジングに結合されている車輪リムと
    を備え、前記ハブアセンブリは、
    前記ハウジングの内周面に位置する複数の磁石と、
    前記ハウジングに配置され、シャフトに固定的に結合されているコイルアセンブリであり、前記コイルアセンブリは、前記複数の磁石に対応して配置されている、コイルアセンブリと、
    前記ハウジング内に配置され、前記コイルアセンブリに固定的に結合された主回路基板と、
    前記コイルアセンブリの内側に配置され、前記主回路基板によって担持されるバッテリアセンブリであり、前記バッテリアセンブリは、前記シャフトの周りに周方向に配置された複数のバッテリパックを含む、バッテリアセンブリと
    を備え、
    前記バッテリパックは前記シャフトにほぼ垂直な基準面内に配置されており、前記バッテリパックの長手方向は前記基準面内に位置しており、
    前記ハウジングは、第１のハウジング構成要素と第２のハウジング構成要素とを含み、前記第１のハウジング構成要素および前記第２のハウジング構成要素は、前記第２のハウジング構成要素に形成された挿入フランジによって互いに緊密に嵌合するように構成され、前記挿入フランジは、前記磁石と前記第１のハウジング構成要素の内周面との間に挿入されるように構成される、車両。
17. 前記コイルアセンブリは、複数のコイルとシャーシとを含み、前記複数のコイルは、前記シャーシの外周面に配置され、前記バッテリアセンブリは、前記シャーシと前記主回路基板との間に配置され、前記主回路基板は、前記シャーシに対向して配置される、請求項１６に記載の車両。