KR20010050797A

KR20010050797A - 전동 보조 차량의 전동 보조 유닛

Info

Publication number: KR20010050797A
Application number: KR1020000057698A
Authority: KR
Inventors: 츠보이마사하루
Original assignee: 가와모토 노부히코; 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 2000-09-30
Publication date: 2001-06-25
Also published as: DE60015469T2; CN1328111C; US6836037B1; EP1088752A2; KR100385264B1; JP2001163287A; EP1088752A3; DE60015469D1; CN1290632A; ES2232363T3; EP1088752B1; TWI238137B

Abstract

본 발명은 매우 소형화할수있는 전동 보조 차량의 전동 보조 유닛을 제공하는 것으로서, 드라이브 모터(21)의 제어소자를 탑재하는 케이싱(94)내에 배치된 제1 제어기판(136)은 모터(21)의 축과 거의 직교하는 방향으로 연장되고, 또한 그 적어도 일부가 모터(21)의 축방향(화살표 A에서 본 방향)에서 볼 때 상기 모터(21)와 겹쳐지는 위치까지 연장되어 있다. 또한, 제2 제어기판(135)은 제1 제어기판(136)의 일부에 겹쳐지도록 배치되어 있다. 이때문에, 비교적 큰 설치면적을 요하는 CPU(20)를 제1 제어기판(136)의 상기 모터(21)와 겹쳐지는 부에 배치할 수 있게 되어, 케이싱내의 스페이스를 유효하게 이용할 수 있게 된다. 또한, 제2 제어기판(135)을 알루미늄 기판으로 만들어, 케이싱(94)의 내벽에 부착함으로써 제2 제어기판(135)상에 실장된 FET 등으로부터의 발열을 효과적으로 발산할 수 있게 된다.

Description

전동 보조 차량의 전동 보조 유닛{MOTOR AUXILIARY UNIT OF MOTOR AUXILIARY VEHICLES}

본 발명은 전동 보조 차량의 전동 보조 유닛에 관한 것으로, 특히 그 크기를 매우 소형화하고, 그 부착에 한정된 작은 스페이스밖에 제공되지 않는 전동 보조 차량에 적합한 전동 보조 차량의 전동 보조 유닛에 관한 것이다.

입력에 의한 구동 토크 즉 밟는 힘을 검지하고, 검지된 밟는힘에 따라 구동계에 결합된 보조 동력원(직류 모터 등)에 힘을 가하여 밟는 힘을 보조하도록 한 자전거 등의 차량이 종래부터 제공되고 있다. 이 보조 동력원을 포함하는 구동 유닛, 환언하면, 전동 보조 유닛의 일예로서, 예컨대 특개평 11-5584호 공보에 기재되어 있는 것이 있다. 이 구동 유닛은 크랭크 축주위와 그 후방에 설치되고, 모터를 구동하기 위한 전자부품(파워 트랜지스터, CPU 등), 기판 등을 포함하는 콘트롤러를 수납하는 콘트롤러 케이싱을, 모터를 수납하는 모터 케이싱으로부터 하방으로 뻗어 형성하고 있다.

상기와 같이, 종래의 구동 유닛은 콘트롤러 케이싱을, 모터 케이싱의 일부를 하방으로 뻗어 형성하고 있으므로, 구동 유닛의 크기가 대형으로 된다고 하는 문제가 있었다. 또한, 종래의 구동 유닛에서는 이를 소형으로 하는 배려가 없었다.

본 발명의 목적은 상기한 종래 기술의 문제점을 제거하고, 매우 소형화할수있는 전동 보조 차량의 전동 보조 유닛을 제공하는 것에 있다.

도1은 본 발명의 1실시형태의 전동 보조 유닛의 단면도,

도2는 도1의 B-B위치에서의 단면도,

도3은 도1의 커버 제거후의 드라이브 모터의 축방향에서 본(A 방향)도면,

도4는 밟는힘 검지장치를 조립한 전동 보조 차량의 측면도,

도5는 전동 보조 차량의 크랭크축 주변의 측면도,

도6은 밟는힘 검지장치를 조립한 전동 보조 차량의 요부 단면도,

도7은 도6의 A-A 화살표에서 본 도면,

도8은 배터리의 상면도,

도9는 도8의 A-A선 단면도,

도10은 도8의 B-B선 단면도의 일부와 측면도를 도시하는 도면,

도11은 본 발명의 전동 보조 유닛의 모터 주위의 단면도,

도12는 도11의 모터 제거후의 A방향 화살표에서 본 도면이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

20 : CPU 21 : 구동 모터

27 : FET 28 : 다이오드

29 : 콘덴서 30 : 릴레이

86 : 전동 보조 유닛 94 : 케이싱

95 : 제1 케이싱 반체 96 : 제2 케이싱 반체

97 : 커버 135, 302 : 제2 제어기판(알루미늄 기판)

136 : 제1 제어기판(프린트 기판)

142, 143 : 컬러 301 : 진동 방지 러버

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 보조 동력원으로서의 모터를 케이싱내에 수납하는 전동 보조 차량의 전동 보조 유닛에 있어서, 상기 모터의 제어소자를 탑재하는 제어기판을 구비하고, 상기 제어기판은 상기 케이싱내에 상기 모터의 축과 거의 직교하도록 배치되며, 또한 그 적어도 일부가 상기 모터의 축방향에서 볼 때 상기 모터와 겹쳐지는 위치까지 연장되도록 한 점에 제1 특징이 있다. 이 특징에 의하면, 제어기판의 일부를 모터의 축방향에서 봐서 상기 모터와 겹쳐지도록 배치하였으므로, 전동 보조 유닛을 매우 소형화할 수 있음과 동시에, 제어기판의 면적을 상기 모터와 겹쳐지는 위치까지 확장하였기 때문에, 케이싱내의 스페이스를 유효하게 이용할 수 있게 된다.

또한 본 발명은 상기 제어기판의 상기 모터와 겹쳐지는 부의 간극에 상기 모터의 제어소자의 하나인 CPU를 배치한 점에 제2 특징이 있다. 이 특징에 의하면, 비교적 큰 실장면적을 요하는 CPU를 종래의 데드 스페이스에 배치할 수 있게된다.

또한, 본 발명은 보조 동력원으로서의 모터를 케이싱내에 수납하는 전동 보조 차량의 전동 보조 유닛에 있어서, 상기 모터의 제어소자를 탑재하는 제1 및 제2 제어기판을 구비하고, 상기 제1 및 제2 제어기판은 상기 케이싱중에 상기 모터축과 거의 직교하도록 배치되며, 또한 제2 제어기판은 상기 모터의 축방향에서 볼 때 제1 제어기판의 일부와 겹쳐지도록한 점에 제3의 특징이 있다. 이 특징에 의하면, 제2 제어기판은 상기 모터의 축방향에서 봐서 제1 제어기판의 일부와 겹쳐지도록 배치하였으므로, 전동 보조 유닛을 매우 소형화할수있다. 또한, 제1 및 제2 제어기판의 상부에 탑재되는 제어소자를 제어소자간의 상호 관계를 고려해 효율적으로 배치할 수 있음과 동시에, 스페이스를 절약하여 제1 및 제2 제어기판을 케이싱내에 배치할 수 있게된다.

또한, 본 발명은 상기 제1 제어기판에 CPU, 콘덴서, 릴레이 등의 제어소자를 실장하고, 상기 제2제어기판에 FET를 실장한 점에 제4 특징이 있다. 이 특징에 의하면, 발열이 적은 CPU, 콘덴서, 릴레이 등의 제어소자와 발열이 큰 FET를 별도의 기판에 실장하였으므로, FET에서의 발열이 CPU, 콘덴서, 릴레이 등의 제어소자에 직접 전도되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 제1 제어기판을 프린트 기판으로 하고, 상기 제2 제어기판을 경금속 기판으로 한 점에 제5 특징이 있다. 또한, 상기 제2 제어기판을 상기 케이싱의 내벽면에 직접 부착함과 동시에, 상기 제2 제어기판의 상방에 소정의 간격을 두고 상기 제1 제어기판을 배치한 점에 제6특징이 있다. 이 제5, 제6 특징에 의하면, 제2 제어기판에 설치되어 있는 FET 등으로부터의 발열을 용이하게 경금속 기판을 통하여 케이싱에 발산할 수 있음과 동시에, 상기 발열이 제1 제어기판에 영향을 주는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 제어기판을 상기 케이싱의 모터 지지부에 대해 탄성지지한 점, 상기 탄성지지를 진동 방지 러버로 행하는 점, 및 상기 진동 방지 러버가 상기 제어기판과 상기 케이싱의 모터 지지부와의 사이에서 압축되도록한 점에 제7, 제8 및 제9의 특징이 있다. 이들 특징에 의하면, 주행중에 발생하는 차량의 진동이 제어기판에 전달되기 어려워, 제어기판상에 탑재되어 있는 전기부품의 동작을 안정시킬 수 있음과 동시에, 상기 전기부품의 수명을 길게할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 제어기판의 양면에 상기 모터의 제어소자를 실장하고, 상기 제어기판의 케이싱측에 반도체소자와 이에 적어도 일부가 접하는 열전도가 양호한 기판을 구비하고, 상기 열전도가 양호한 기판을 상기 케이싱에 접하게 한 점에 제10의 특징이 있다. 이 특징에 의하면, 간단하고 또한 낮은 가격의 구성으로 반도체소자로부터의 발열을 효과적으로 발산시킬 수 있게 된다.

이하에, 도면을 참조하여, 본 발명을 상세하게 설명한다. 도4는 본 발명의 소형화된 전동 보조 유닛을 가지는 전동 보조 자전거의 측면도이다. 동 도면에 있어서, 자전거 프레임(67)은 자전거 앞부분에 위치하는 헤드 파이프(68)와, 헤드 파이프(68)로부터 후측 하방으로 연장된 다운 파이프(69)와, 다운 파이프(69)의 후단에 고정되어 상방으로 약간 경사져 후방으로 상승된 시트 포스트(71)를 구비한다. 헤드 파이프(68)에는 전방 포크(72)가 조향 가능하게 지지되며, 전방 포크(72)의 하단에는 전륜(73)이 축으로 지지되어 있다. 전방 포크(72)의 상단에는 조향 핸들(74)이 구비되어 있다.

시트 포스트(71)로부터 후방으로 연장된 좌우 한쌍의 후방 포크(70)의 후단에는 구동륜으로서의 후륜(78)이 축으로 지지되어 있다. 또한, 후방 포크(70)의 후단에는 좌우 한쌍의 스테이(77)가 연결되고, 스테이(77)의 상단은 시트 포스트(71)의 상부에 연결되어 있다. 시트 포스트(71)에는 시트(76)를 상단에 구비한 지지축(75)이 시트(76)의 위치를 상하로 조절가능하도록 장착되어 있다.

시트 포스트(71)의 하단에는 차체의 좌우로 연장되는 지지 파이프(도시하지 않음)가 장착되어 있고, 이 지지 파이프를 관통하여 베어링으로 지지된 크랭크축(83)이 구비되어 있다. 크랭크축(83)에 결합된 크랭크의 첨단에는 운전자에 의해 밟는 힘이 가해지는 페달(79)이 구비된다. 크랭크축(83)에는 동력 전달장치를 통하여 크랭크축(83)의 회전이 전해지는 구동 스플로켓(80)이 설치되고, 구동 스플로켓(80)의 회전은 체인(82)을 통하여 후륜(78)측의 종동 스플로켓(81)에 전달된다. 구동 스플로켓(80)의 후방에는 구동 스플로켓(80)에 대한 체인(82)의 감는 각도를 크게 하기 위해, 또한 장력(張力)을 조절하기 위한 텐셔너(36)가 구비되어 있다.

전동 보조 유닛(86)이 도시하지않은 브라켓을 통하여 시트 포스트(71)에 그 일부분이 결합됨과 동시에, 다른 부분이 다운 파이프(69)에 브라켓(93)으로 결합되도록 걸쳐져있다. 전동 보조 유닛(86)은 상기 크랭크축(83)의 전방에 배치되어 있고, 전동 보조 유닛(86)의 출력축에 결합된 전동 스플로켓(84)이 구동 스플로켓(80)의 구동을 보조하기 위해 상기 체인(82)에 걸려있다.

체인(82)의 커버(91)는 전동 스플로켓(84) 부분의 커버(92A)와, 체인(82)이 뻗는측 부분의 커버(92B)와, 구동 스플로켓(80) 부분의 커버(92C)로 이루어지고, 이들 각 커버는 일체로 형성되어 있다. 체인 커버(91)는 전체를 동일색으로 도색하지 않고, 특히, 구동 스플로켓(80) 부분의 커버(92C) 및 커버(92B)를 프레임(67)으로부터 눈에띄게 도색할 수 있다. 그리고, 커버(92A)를 바람직하게는 프레임(67)과 동색으로 도장하여 전동 스플로켓(84) 부분의 존재를 의식시키지 않도록 할 수 있다.

시트 포스트(71)에는 배터리 홀더(87)가 장착되어 있고, 전동 보조 유닛(86)에 전력을 공급하는 배터리(2)가 배터리 홀더(87)에 대해 탈착 자유롭게 지지되어 있다. 배터리(2)의 상부를 지지하기 위한 밴드(89) 및 밴드(89)를 탈착하기 위한 지그(88)가 설치된다. 지그(88)는 시트 포스트(71)에 회전 이동 자유롭게 장착되어 있고, 지그(88)의 회전 이동 방향에 의해 배터리(2)가 밴드(89)로 조여지거나 느슨해지도록 구성되어 있다. 배터리 홀더(87)의 하방에는 급전(給電)부품(90)이 부착되고, 이 급전부품(90)을 통해 전동 보조 유닛(86)으로 배터리(2)로부터 전력이 공급된다.

상기 배터리(2)의 구성예를 도8∼도10을 참조하여 설명한다. 도8은 배터리(2)의 상면도, 도9는 도8의 A-A 선 단면도, 도10은 일부 단면(도8의 B-B선 단면)·측면도이다.

배터리(2)의 상면에는 조작 스위치(201)와 5개의 발광 다이오드(202)로 이루어지는 배터리 잔량계(200)가 설치되어 있다. 조작자가 조작 스위치(201)를 누르면, 배터리 잔량이 발광 다이오드(202)의 점등상태로 표시된다. 배터리의 잔량이 충분하면, 5개의 발광 다이오드(202)가 전부 점등되고, 상기 잔량이 줄어들면, 상방의 발광 다이오드로부터 순차 소등된다. 배터리 본체(210)의 상부로부터 그 외측의 측부를 통해 하부에 이르는 전선이 빼져 있고, 그 도중에 퓨즈(211)가 삽입되며, 또한 상기 하부의 단부에 충전 커플러(coupler)(212)가 접속되어 있다. 도10은 시트 포스트(71)측의 측면이고, 상기 충전 커플러(212)는 배터리(2)가 배터리 홀더(87)에 삽입되었을 시에 상기 시트 포스트(71)측의 측면으로 향하는 방향에 배치되어 있다.

도5는 체인 커버(91)를 제거한 상태의 크랭크축(83) 주변의 측면도이다. 또한, 텐셔너(36)는 도4와는 다른 변형예를 나타내고 있다. 동 도면에 있어서, 텐셔너(36)는 후방 포크(70)에 고정된 브라켓(32)의 하단에 지지된 2개의 작은 스플로켓(37A, 37B)으로 이루어진다. 이들 작은 스플로켓(37A, 37B)의 브라켓(32)에 대한 부착 각도를 조절함으로써 체인(82)의 장력을 원하는데로 설정할 수 있다.

계속해서, 상기 크랭크축(83)에 장착된 인력에 의한 구동장치를 설명한다. 도6은 크랭크축(83) 주변의 단면도이고, 도7은 도6의 A-A선 화살표에서 본 도면이다. 다운 파이프(69)에 장착된 지지 파이프(24)의 양단에는 캡(38L, 38R)이 조여져 있고, 캡(38L, 38R)과 크랭크축(83)에 형성된 단차와의 사이에는 볼 베어링(39L, 39R)이 각각 삽입되어 있다. 즉, 볼 베어링(39 L, 39R)은 크랭크축(83)에 걸리는 미는 방향 및 방사 방향의 하중을 받아 크랭크축(83)을 회전자유롭게 지지하고 있다.

크랭크축(83)의 좌우단에는 크랭크(83A)가 각각 구비되어 있고(우측만 도시), 크랭크축(83)의 단부에 형성된 볼트(83B)에 적합한 너트(83C)로 고정되어 있다. 크랭크축(83)상에서 크랭크(83A)와 지지 파이프(24) 사이에는 일방향 클러치(41)의 내륜(42)이 고정되어 있다. 내륜(42)의 외주에는 구동 스플로켓(80)이 부시(42A)를 통하여 회전 이동 자유롭게 지지되어 있다. 구동 스플로켓(80)의 미는 방향의 위치는 너트(50A)와 플레이트(50B)에 의해 규제되어 있다.

구동 스플로켓(80)에는 덮개체(64)가 일체적으로 구비되어 있고, 이들 구동 스플로켓(80)과 덮개체(64)로 둘러싸인 공간에는 전달 플레이트(40)가 배치되어 있다. 이 전달 플레이트(40)는 구동 스플로켓(80)에 대해 동축으로, 또한 크랭크축(83)을 축으로 한 회전방향에서는 서로 예정량의 편차가 허용되도록 지지되어 있다.

구동 스플로켓(80) 및 전달 플레이트(40)에 걸쳐져, 다수(여기서는 6개)의 창(54)(도7 참조)이 형성되어 있고, 이 창(54)의 안쪽에는 압축 코일 용수철(56)이 각각 수용되어 있다. 압축 코일 용수철(56)은 구동 스플로켓(80) 및 전달 플레이트(40) 사이에서 상호 회전방향의 편차가 발생했을 시에 편차에 대한 저항력이 발생하도록 작용한다.

전달 플레이트(40)의 허브(hub) 내주에는 일방향 클러치(41)의 외륜으로서의 래치트(ratchet) 기어(46)가 형성되어 있고, 이 래치트 기어(46)는 상기 내륜(42)에 지지되어 방사방향으로 용수철(45)로 힘을 받는 래치트 클립(44)에 걸린다. 원웨이 클러치(41)에는 진동 방지를 위한 커버(66)가 형성되어 있다.

전달 플레이트(40)에는 밟는힘 전달용 돌기부(48)(상세한 것은 후술)가 결합되는 결합 구멍(52)이 형성되어 있다. 구동용 스플로켓(80)에는 돌기부(48)를 결합 구멍(52)에 결합 가능하게 하기 위한 창(51)이 형성되어 있고, 돌기부(48)는 이 창(51)을 관통하여, 결합 구멍(52)에 끼워진다.

구동 스플로켓(80) 및 전달 플레이트(40)에 걸쳐져 상기 창(54)과는 별도의 작은 창(60)이 복수(여기서는 3개) 형성되어 있고, 이 작은 창(60)의 안쪽에는 압축 코일 용수철(63)이 각각 수용되어 있다. 압축 코일 용수철(63)은 전달 플레이트(40)를 그 회전방향(58)측으로 힘을 가하도록 배치되어 있다. 즉, 구동 스플로켓(80)과 전달 플레이트의 결합부의 덜컹거림을 흡수하는 방향으로 작용하고 있고, 전달 플레이트(40)의 변위가 구동 스플로켓(80)으로 양호한 응답성으로 전달되도록 기능한다.

구동 스플로켓(80)의 차체 기울어짐 즉 다운 파이프(69)측에는 밟는 힘 검지장치의 센서 부분(1)이 장착되어 있다. 센서 부분(1)은 구동 스플로켓(80)에 고정된 외측 링(2)과, 이 외측 링(2)에 대해 회전자유롭게 설치되고, 자기 회로를 형성하기위한 센서 본체(3)를 가진다.

외측 링(2)은 전기 자성을 가지는 재료로 형성되어 있고, 도시하지 않은 볼트로 구동 스플로켓(80)에 고정된다. 외측 링(2)의 구동 스플로켓(80)측에는 커버(49)가 구비되고, 고정 나사(53)로 외측 링(2)에 고정되어 있다.

도1은 전동 보조 유닛(86)의 단면도이다. 도2는 도1의 B-B 단면도이다. 또한, 도3은 도1에 있어서 커버(97) 제거후의 드라이브 모터(21)의 축방향에서 본 (A 방향) 도면이다.

도1에 있어서, 전동 보조 유닛(86)의 케이싱(94)은 제1 케이싱 반체(95)와 제1 케이싱 반체(95)에 결합되어 상기 제1 케이싱 반체(95) 사이에 제1 수납실(98)을 형성하는 제2 케이싱 반체(96)와, 제1 케이싱 반체(95) 사이에 제2 수납실(99)을 형성하여 제1 케이싱 반체(95)에 결합되는 커버(97)로 이루어진다.

제2 수납실(99)내에는 상기 크랭크축(83)과 평행한 축을 가지는 구동 모터(21)가 수납되어 있고, 드라이브 모터(21)는 제1 케이싱 반체(95)로 고정적으로 지지된다. 구동 모터(21)의 출력은 상기 페달(79)에 가해지는 밟는 힘을 보조하고, 감속 롤러식 감속기(100), 감속 기어열(101) 및 제2 일방향 클러치(102)를 통하여 구동(전동) 스플로켓(84)에 전달된다.

도2를 함께 참조하면, 감속 롤러식 감속기(100)는 구동 모터(21)의 모터축(103)과, 모터축(103)을 둘러싸는 주발형상 외륜(85)과, 모터축(103)의 외면 및 외륜(85)의 내면에 접촉하여 전동 가능한 다수(여기서는 3개)의 감속 롤러(104, 105, 106)를 구비하는 것이고, 구동 모터(21)로부터의 보조 동력을 조용하게 또한 감속하여 감속 기어열(101)측으로 전달하는 기능을 가진다.

모터축(103)은 제1 케이싱 반체(95)에 구비되는 원통상의 제1 베어링부(107)에 볼 베어링(108)을 통하여 회전자유롭게 지지되고, 제2 수납실(99)로부터 제1 수납실(98)으로 돌출된다. 외륜(85)은 모터축(103)의 제1 수납실(98)측에의 돌출 단부를 둘러싸도록 하여 제1 수납실(98)내에 배치되어 있고, 이 외륜(85)의 폐색 단부 중앙에는 출력축(115)의 기단부가 동축에 고정된다. 한편, 제2 케이싱 반체(96)에는 출력축(115)의 첨단부에 대응한 원통상의 제2 베어링부(109)가 구비되어 있고, 출력축(115)의 첨단부는 볼 베어링(110)을 통하여 제2 베어링부(109)에 회전자유롭게 지지된다.

감속 롤러(104, 105, 106)는 롤러축(111, 112, 113)에 니들 베어링(116, 117, 118)을 통하여 회전 자유롭게 지지되어 있고, 각 롤러축(111∼113)의 일단은 제1 케이싱 반체(95)로 지지되며, 각 롤러축(111∼114)의 타단은 지지판(119)으로 지지된다. 지지판(119)은 각 감속 롤러(104∼106) 상호간에서 제1 케이싱 반체(95)에 일체로 형성된 보스부(120…)에 나사 부재(121…)로 조여진다.

각 감속 롤러(104∼106)중, 감속 롤러(104, 105)는 모터축(103)의 주방향에 따른 위치를 고정시켜 좌측 케이싱 반체(95) 및 지지판(119)에 지지되어 있고, 감속 롤러(104, 105)에 있어서의 롤러축(111, 112)의 일단을 각각 끼우는 바닥이 있는 결합 구멍(122…)이 제1 케이싱 반체(95)에 형성되어 있다.

또한, 감속 롤러(104∼106)중, 감속 롤러(106)는 모터축(103)의 회전시에 모터축(103)과의 마찰 결합에 의해 모터축(103) 및 외륜(85) 사이에 들어가도록 이동하고, 모터축(103)의 주방향에 따른 위치가 제한된 범위내에서 변화가능해지도록 하여 제1 케이싱 반체(95) 및 지지판(119)에 지지된다.

제1 케이싱 반체(95)에는 감속 롤러(106)의 롤러축(113)의 일단을 끼우는 바닥이 있는 결합 구멍(123)이 형성되고, 이 결합 구멍(123)에는 롤러축(113)을 압압하는 핀(도시하지 않음)에 힘을 가하는 용수철(124)이 구비되어 있다. 감속 롤러(106)는 모터축(103) 및 외륜(85) 사이에 들어가는 방향으로 용수철(124)에 의해 힘이 가해진다.

각 감속 롤러(104∼106) 중, 감속 롤러(104, 106)가 동일 외경을 가지는데 대해, 감속 롤러(105)의 외경은 감속 롤러(104, 106)의 외경보다 대경으로 형성되어 있고, 모터축(103)의 축선에 대해 출력축(115)의 축선은 기울어져있다.

이러한 감속 롤러식 감속기(120)에 의하면, 구동 모터(21)의 작동에 따라 모터축(103)이 도2의 화살표(125) 방향으로 회전하면, 감속 롤러(106)가 모터축(103) 및 외륜(85)사이에 들어가도록 넣어져 쐐기작용을 한다. 그러면, 각 감속 롤러(104∼106)와, 모터축(103) 및 외륜(85)과의 사이의 접촉면압이 증가하고, 드라이브 모터(21)의 출력 토크가 모터축(103)으로부터 각 감속 롤러(104∼106) 및 외륜(85)을 통하여 출력축(115)에 전달된다. 이 때, 모터축(103)은 그 주위의 3방향에서 감속 롤러(104, 105, 106)로 구속되게 되어, 감속 롤러(104∼106) 및 모터축(103) 사이에 드라이브 모터(21)의 구동 토크에 비례한 힘이 작용하므로, 드라이브 모터(21)에서 발생하는 진동을 감속 롤러식 감속기(100)로 감쇠시킬 수 있다.

감속 기어열(101)은 동력 전달부로서의 구동 기어(126)와 구동 기어(126)에 맞물리는 피동 기어(127)로 이루어지고, 구동 기어(126)는 제2 케이싱 반체(96)의 제2 베어링부(109)와 외륜(85) 사이에서 출력축(115)에 일체로 설치된다.

상술의 감속 롤러식 감속기(100)에 있어서, 모터축(103)은 볼 베어링(108)을 통하여 제1 케이싱 반체(95)의 제1 베어링부(107)에 지지되고, 또한 출력축(115)은 볼 베어링(110)을 통하여 제2 케이싱 반체(96)의 제2 베어링부(109)로 켄틸 레버 지지되는데, 볼 베어링(108)의 중심에서 각 감속 롤러(104∼106)의 축방향 중심까지의 길이(LA)가 모터축(103)에 있어서의 각 감속 롤러(104∼106)에의 접촉부의 외경(DA)의 2배보다 크게(LA ＞ DA×2)설정되고, 또한 각 감속 롤러(104∼106)의 축방향 중심에서 볼 베어링(110)의 축방향 중심까지의 길이(LB)가 외륜(85) 내경(DB)의 1/2보다 크게 (LB ＞ DB×1/2) 설정된다.

이러한 치수설정에 의하면, 감속 롤러식 감속기(100)의 각 감속 롤러(104∼106) 및 모터축(103)의 부착 정밀도를 비교적 약하게 설정하면서도, 그 영향이 출력축(115)의 구동 기어(126)에의 피동 기어(127)의 결합부에서 최소로 되도록, 모터축(113)의 볼 베어링(108)으로부터의 지지 길이와, 출력축(115)의 볼 베어링(110)으로부터의 캔틸 레버 지지길이가 각각 적정하게 설정되게 된다.

감속 기어열(101)의 피동 기어(127)는 회전 구동축(128)을 동축에 둘러싸 배치되는 것으로, 상기 회전 구동축(128)은 볼 베어링(129)을 통하여 제2 케이싱 반체(96)에 회전 자유롭게 지지됨과 동시에, 볼 베어링(130)을 통해 제1 케이싱 반체(95)에 회전 자유롭게 지지되며, 회전 구동축(128)의 제2 케이싱 반체(96)로부터의 돌출 단부에 구동 스플로켓(84)이 고정된다.

회전 구동축(128) 및 피동 기어(127) 사이에는 볼 베어링(131)이 설치됨과 동시에, 제2 일방향 클러치(102)가 설치된다. 제2 일방향 클러치(102)는 피동 기어(127)에 일체로 설치되는 클러치 외륜(132)과, 회전 구동축(128)에 일체로 설치되는 클러치 내륜(133)을 가지고, 제1 일방향 클러치(41)와 동일하게 구성된다. 그리고 제2 일방향 클러치(102)는 구동 모터(21)의 작동에 따라 감속 롤러식 감속기(100) 및 감속 기어열(101)로 감속된 토크를 회전 구동축(128) 즉 구동 스플로켓(84)에 전달하는 것을 허용하지만, 구동 모터(21)의 작동이 정지하였을 때는 페달(79)에 걸리는 밟는힘에 의한 구동 스플로켓(69)의 회전을 방해하지 않도록 회전 구동축(109)의 공회전을 허용하는 작용을 한다. 케이싱(94)에 형성된 행거부(134)는 상기 다운 파이프(69)에 고정된 브라켓(93)에 체결된다.

도3을 함께 참조하면, 제2 수납실(99)내에서 구동 모터(21)의 측방 및 후방에는 구동 모터(21)의 작동을 제어하는 제어 유닛이 수납되어 있다. 제어 유닛은 제1 케이싱 반체(95)의 내벽에 부착 부재(151a∼151c)에 의해 부착되는 제1 제어기판(136)과, 상기 제1 제어기판(136) 사이에 소정의 간격을 두고 제1 케이싱 반체(95)에 부착되는 제2 제어기판(135)을 가지고 있다. 제2 제어기판(135)은 제1 제어기판(136)의 일부와 겹쳐지는 위치에 형성되고, 양자간격은 볼트에 끼워진 컬러(142)와 컬러(143)에 의해 확보되어 있다.

제1 제어기판(136)은 바람직하게는 프린트 기판으로 구성되고, 제1 케이싱 반체(95)의 내측 주위벽에서 제1 베어링부(107)의 주위까지 미치는 면적을 가지고 있다. 환언하면, 구동 모터(21)의 축방향에서 볼 때 (A 방향에서 보는) 모터(21)와 겹쳐지는 위치까지 연장되는 넓이의 면적을 가지고 있다. 제1 제어기판(136)상에는 CPU(20), 콘덴서(29), 릴레이(30) 등의 제어소자가 설치되어 있고, 제1 제어기판(136)상의 스페이스를 유효하게 이용하기 위해서, 높이가 낮고 비교적 대면적인 CPU(20)는 구동 모터(21)와 겹쳐지는부의 간극에 배치되어 있다.

제2 제어기판(135)은 열전도가 양호한 경금속 기판, 바람직하게는 알루미늄기판으로 구성되고, 제1 케이싱 반체(95)의 내벽면에 부착되어 있다. 제2 제어기판(135)상에서 제1 제어기판과의 사이에는 FET(27), 다이오드(28) 등의 소자가 설치되어 있고, 이들 소자로부터의 발열은 제2 제어기판(135)을 통하여 제1 케이싱 반체(95)로 발산된다. 이때문에, 상기 소자가 고온으로 되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

상기 제어 유닛의 다른 구성예를 도11과 도12을 참조하여 설명한다. 도11은 전동 보조 유닛의 모터(21) 주변의 일부 단면·측면도이다. 또한, 도12는 도11에서 모터(21)를 제거하였을 때의 A방향 화살표에서 본 도면이다.

도11의 A방향에서 볼 때 모터(21)의 후방에서 모터축과 수직인 면내에 프린트 기판 등의 제1 제어기판(136)이 상기 모터(21)에 근접하여 배치되어 있다. 제1 제어기판(136)에는 상기 모터축을 중심으로하는 원형의 구멍이 형성되어 있고, 상기 원형의 구멍에 단면이 원형상 케이스 보스부인 모터축 지지부(300)가 삽입되며, 상기 원형상의 구멍 내주와 모터축 지지부(300)의 외주사이에는 환상의 진동 방지 러버 링(301)이 탄성적으로 또한 크게 압축되어 장착되어 있다.

상기 구성예(도1, 도3 참조)와 같이, 모터(21)와 겹쳐지지 않는 제1 제어기판(136)의 표면상에는 콘덴서(29)나 릴레이(30) 등이 탑재되고, 또한 제1 제어기판(136)의 표면상 모터(21)와 겹쳐지는 영역에는 CPU(20)(도시하지 않음) 등의 높이가 낮고 면적이 비교적 큰 부품이 탑재되어 있다. 한편, 제1 제어기판(136)의 이면에는 그 일부에 겹쳐지도록, 상기 제1 제어기판(136)에 지지된 열전도가 양호한 경금속 기판, 예컨대 알루미늄 기판으로 이루어지는 제2 제어기판(302)이 형성되어 있다. 상기 제2 제어기판(302)의 중앙부는 나사(303)에 의해 제1 케이싱 반체(95)(도1 참조)의 내벽면에 일점으로 부착된다. 제1 제어기판(136)의 나사(303)와 대향하는 위치에는 상기 나사(303)를 돌리는 공구의 삽입 구멍(304)이 형성되어 있다.

상기 제1 제어기판(136)의 이면상에서 제2 제어기판(302)과의 사이에는 FET(27), 다이오드(28) 등의 소자가 실장되어 있고, 이들 소자의 상면은 제2 제어기판(302)에 접하도록 이루어져 있다. 이때문에, 상기 FET(27), 다이오드(28) 등의 소자로부터의 발열은 제2 제어기판(302)을 통하여 제1 케이싱 반체(95)로 발산되어, 이들 소자가 고온으로 되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 제1 케이싱 반체(95)의 상기 알루미늄 기판(135) 또는 (302)이 부착되는 면의 이면에는 피동 기어(127)에 형성된 자성체(144)를 검지하여 피동 기어(127)의 회전 속도를 검출하기 위한 속도 센서(145)가 부착되어 있다.

동작시, 인력에 의해 페달(79)이 구동방향으로 밟히면, 크랭크축(83)에 고정되어 있는 내륜(42)이 회전하고, 그 회전은 래치트 클립(44)을 통하여 래치트 기어(46)에 전달된다. 전달 플레이트(40)의 회전은 압축 코일 스프링(56)을 통하여 구동 스플로켓(80)에 전달되지만, 구동 스플로켓(80)에는 부하가 걸려 있으므로, 전달 플레이트(40)의 회전은 즉각 구동 스플로켓(80)에 전달되지 않는다. 우선, 부하에 따라 압축 코일 스프링(56)이 휘어지고, 그 휘어짐 하중과 부하가 균형을 이루는 곳에서 구동 스플로켓(80)은 회전한다. 이렇게 해서, 전달 플레이트(40) 및 구동 스플로켓(80)은 부하에 대응한 회전방향의 편차를 가진 상태에서 회전하고, 체인(82)을 통하여 후륜에 구동력이 주어진다. 구동 스플로켓(80)에 걸리는 부하는 운전자가 페달(79)을 밟는힘으로서 검출된다.

밟는힘 검지장치의 센서 부분(1)으로부터 돌출되어 있는 돌기부(48)는 전달 플레이트(40)와 함께 회전하므로, 이 돌기부(48)를 지지하고 있는 밟는힘 전달 링(내측 링)(5)과, 구동 스플로켓(80)에 고정되어 있는 외측 링(2)과의 상대위치는 밟는힘에 따라 결정된다. 이 상대위치는 상기 센서 부분(1)에서 검지되며, 밟는힘 검지를 위한 제어장치(도시하지 않음)로 공급된다.

또한, 페달(79)을 구동방향과는 반대로 밟은 경우, 또는, 주행중에 밟는 것을 정지한 경우는 래치트 클립(44)과 래치트 기어(46)와의 결합이 풀린다. 따라서, 구동 스플로켓(80)은 회전하지 않고, 주행중, 구동 스플로켓(80)은 크랭크축(83)과는 독립으로 회전한다.

이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 모터의 제어소자를 탑재하는 기판이 모터의 축방향에서 볼 때 모터축과 직교하고, 또한 그 일부가 모터와 겹쳐치도록 배치되어 있으므로, 종래 장치와 같이 모터 케이싱의 일부를 하방으로 뻗게한 케이싱에 상기 제어기판을 수용할 필요가 없고, 전동 보조 유닛을 소형화할 수 있다. 또한, 상기 제2 제어기판을 모터의 축방향에서 볼 때 제1 제어기판과 겹쳐지도록 배치하였으므로, 전동 보조 유닛을 한층 소형화할 수 있다.

이상의 설명에서 명백한 바와같이, 청구항1∼6의 발명에 의하면, 모터의 제어소자를 탑재하는 기판이 모터의 축방향에서 봐서 모터축과 거의 직교하고 또한 그 일부가 모터와 겹쳐지도록 배치되어 있으므로, 전동 보조 유닛을 소형화할 수 있는 효과가 있다. 또한, 청구항1∼6의 발명은 이 효과에 추가하여, 각각 다음과 같은 독자의 효과가 있다.

즉, 청구항1의 발명에 의하면, 모터의 제어소자를 탑재하는 제어기판을 모터의 축방향에서 볼 때 상기 모터와 겹쳐지는 위치까지 확장할 수 있으므로, 케이싱내에 대면적의 제어기판을 설치할 수 있게 됨과 동시에 케이싱내의 스페이스를 유효하게 이용할 수 있게 된다.

청구항2의 발명에 의하면, 비교적 큰 실장면적을 요하는 CPU를 종래 데드 스페이스인 모터 후측의 스페이스에 배치할 수 있게 되어, 제어기판상에 실장하는 CPU 이외의 제어소자의 배치 자유도가 커진다.

청구항3의 발명에 의하면, 제2 제어기판을 상기 모터의 축방향에서 볼 때 제1 제어기판의 일부에 겹쳐지도록 하였으므로, 전동 보조 유닛을 한층 소형화할 수 있게 된다. 또한, 제1및 제2의 제어기판상에 탑재되는 제어소자를 제어소자사이의 상호 관계를 고려해 효율적으로 배치할 수 있음과 동시에, 케이싱내에 스페이스를 절약하고 상기 제1 및 제2 제어기판을 배치할 수 있게 된다.

청구항4의 발명에 의하면, 발열이 적은 CPU, 콘덴서, 릴레이 등의 제어소자와 발열이 큰 FET를 별도의 기판에 실장하기 때문에, FET에서의 발열이 CPU, 콘덴서, 릴레이 등의 제어소자에 직접 전도되는 일이 없게 된다.

청구항5, 6의 발명에 의하면, 제2 제어기판에 실장되어 있는 FET 등에서의 발열을 효율적으로 경금속 기판을 통하여 케이싱에 발산할 수 있음과 동시에, 상기 제2 제어기판의 상방에 소정 간격을 두고 제1 제어기판을 배치하였으므로, 상기 발열이 제1 제어기판에 영향을 주는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 청구항 7, 8, 9의 발명에 의하면, 주행중에 발생하는 차량의 진동이 제어기판에 전해지기 어렵다. 이때문에, 제어기판상에 탑재되어 있는 전기 부품의 진동이 저감되어, 동작을 안정시킬 수 있음과 동시에, 상기 전기 부품의 수명을 길게할 수 있다.

또한, 청구항10의 발명에 의하면, 간단하고 또한 염가의 구성으로 반도체 소자로부터의 발열을 효과적으로 발산시킬 수 있게 된다.

Claims

보조 동력원으로서의 모터를 케이싱내에 수납하는 전동 보조 차량의 전동 보조 유닛에 있어서,

상기 모터의 제어소자를 탑재하는 제어기판을 구비하고,

상기 제어기판은 상기 케이싱내에 상기 모터의 축과 거의 직교하도록 배치되며, 또한 그 적어도 일부가 상기 모터의 축방향에서 볼 때 상기 모터와 겹쳐지는 위치까지 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 보조 차량의 전동 보조 유닛.
제1항에 있어서, 상기 제어기판의 상기 모터와 겹쳐지는부의 간극에 상기 모터의 제어소자의 하나인 CPU를 배치한 것을 특징으로 하는 전동 보조 차량의 전동 보조 유닛.
보조 동력원으로서의 모터를 케이싱내에 수납하는 전동 보조 차량의 전동 보조 유닛에 있어서,

상기 모터의 제어소자를 탑재하는 제1 및 제2 제어기판을 구비하고,

상기 제1 및 제2 제어기판은 상기 케이싱내에 상기 모터의 축과 거의 직교하도록 배치되며, 또한 제2 제어기판은 상기 모터의 축방향에서 볼 때 제1 제어기판의 일부와 겹쳐지는 것을 특징으로 하는 전동 보조 차량의 전동 보조 유닛.
제3항에 있어서, 상기 제1 제어기판에 CPU, 콘덴서, 릴레이 등의 제어소자를 실장하고, 상기 제2 제어기판에 FET를 실장한 것을 특징으로 하는 전동 보조 차량의 전동 보조 유닛.
제4항에 있어서, 상기 제1 제어기판을 프린트 기판으로 하고, 상기 제2 제어기판을 경금속 기판으로 한 것을 특징으로 하는 전동 보조 차량의 전동 보조 유닛.
제5항에 있어서, 상기 제2 제어기판을 상기 케이싱의 내벽면에 부착함과 동시에, 상기 제2 제어기판의 상방에 소정의 간격을 두고 상기 제1 제어기판을 배치한 것을 특징으로 하는 전동 보조 차량의 전동 보조 유닛.
제1항에 있어서, 상기 제어기판을 상기 케이싱에 대해 탄성 지지한 것을 특징으로 하는 전동 보조 차량의 전동 보조 유닛.
제7항에 있어서, 상기 탄성 지지부는 모터축을 축으로 지지하는 케이스 보스부 주위에 배치되는 진동 방지 러버 링으로 행하는 것을 특징으로 하는 전동 보조 차량의 전동 보조 유닛.
제8항에 있어서, 상기 진동 방지 러버는 상기 제어기판과 상기 케이싱의 모터 지지부 사이에서 압축되는 것을 특징으로 하는 전동 보조 차량의 전동 보조 유닛.
제1항에 있어서,

상기 제어기판의 양면에 상기 모터의 제어소자를 실장하고, 상기 제어기판의 케이싱측에 반도체 소자와 이에 적어도 일부가 접하는 열전도가 양호한 기판을 구비하고, 상기 열전도가 양호한 기판을 상기 케이싱에 접하게 한 것을 특징으로 하는 전동 보조 차량의 전동 보조 유닛.