201127695 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種用於電動車（例如，電 、電動助力自行車、步行輔助車等）之電動輪轂: . 【先前技術】 先前，關於此種領域之技術，有日本特 ^ 362467號公報。該公報中所記載之電動輪轂單元 容線圈及磁體之馬達外殼，於馬達之周圍以車軸 行旋轉之輪轂，使馬達之輸出減速後傳達至輪轂 輪機構，及控制對線圈之通電之電路基板。而且 輪轂單元中，內裝有如下單方向離合器，其於後 速度比藉由人力使輪轂旋轉更快時，能夠遮斷人 與馬達之動力。 φ [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本特開20〇2 — 362467號公報 【發明內容】 [發明所欲解決之問題] 然而，上述先前之電動輪轂單元中，於動作 達之轉子與定子之間夾入灰塵等異物而使轉子鎖 時，有連結轉子與輪轂之間之行星齒輪機構（減 動自行車 m 2002 - 包括：收 爲中心進 之行星齒 ，於電動 輪之旋轉 力驅動力 中，在馬 住之情形 速齒輪部 -5- 201127695 )發生破損之虞，從而業界期望能夠使電動輪轂單元自身 具備避免此種事態之構造。 本發明之目的在於提供一種可防止減速齒輪部之破損 之電動輪轂單元。 [解決問題之技術手段] 本發明之電動輪轂單元，係於以車軸之軸線爲中心進 行旋轉之輪轂內，內置有具有轉子及定子之馬達部、及將 轉子與輪轂連結且將轉子之旋轉減速後傳達至輪轂之減速 齒輪部而成，其特徵在於： 轉子包括= 第一轉子部，其與定子相對向； 第二轉子部，其相對於車軸而旋轉自如； 第一摩擦板，其配置於第一轉子部與第二轉子部之間 ，且將第一轉子部與第二轉子部連結；以及 施力機構，其將第一轉子部朝第一摩擦板按壓。 於該電動輪轂單元中，於馬達部進行通常旋轉之情形 時，配置於第一轉子部與第二轉子部之間之第一摩擦板藉 由利用施壓力而發揮之摩擦力來使第一轉子部與第二轉子 部連結，從而第一轉子部與第二轉子部一體地旋轉。又， 因既便於第一轉子部與定子之間夾入灰塵等異物而使第一 轉子部鎖住之情形時輪轂繼續旋轉，亦可抵抗第一摩擦板 之摩擦力而使第二轉子部旋轉，故而將第二轉子部與輪轂 連結之減速齒輪部可進行旋轉，且可避免減速齒輪部發生 -6- 201127695 破損之事態。又，因即便於車輪被鎖住之情形時第一轉子 部繼續旋轉，因可抵抗第一摩擦板之摩擦力而使第一轉子 部旋轉，故而亦可避免對馬達部施加較大負載之事態。 又，較佳爲第一轉子部具有筒狀之磁體、固定於磁體 之內壁面且沿軸線方向延伸之筒狀之磁軛部，第二轉子部 具有相對於車軸旋轉自如地沿軸線方向延伸之套筒，第一 摩擦板被夾入至設置於套筒之凸緣部與磁軛部之端部之間 ，施力機構爲於磁軛部與套筒之間向車軸之軸線方向捲繞 之螺旋壓縮彈簧，並且於軸線方向上將磁軛部朝第一摩擦 板按壓。 此種構成實現了將可放大磁體之磁力之磁軛部有效用 作第一轉子部之構成之一部分。 又，較佳爲相對於套筒而沿軸線方向移動自如之可動 筒體，係於套筒與磁軛部之間沿軸線方向延伸，於可動筒 體之端部與磁軛部之端部之間，與第一摩擦板相對向地配 置第二摩擦板，藉由螺旋壓縮彈簧於軸線方向上將可動筒 體朝第二摩擦板按壓。 因該構成係於套筒之凸緣部與磁軛部之端部之間配置 有第一摩擦板，且於磁軛部之端部與可動筒體之間配置有 第二摩擦板，利用兩片摩擦板夾入磁軛部之端部，故而當 發揮固定之摩擦力時，與利用一片摩擦板之情形相比，能 夠減小各個摩擦板之摩擦力，因而能夠減小表現出摩擦力 之螺旋壓縮彈簧之彈簧力，且可減小螺旋壓縮彈簧之線徑 。藉此，能夠減小於可動筒體與磁軛部之間配置有螺旋壓 201127695 縮彈簧之佔有空間。 又，較佳爲於包圍轉子及定子之馬達殼體之端部配置 有作爲減速齒輪部之行星齒輪機構，該行星齒輪機構包含 太陽齒輪，其形成於套筒之端部且於車軸之周圍旋轉 費 內齒輪，其形成於馬達殻體之端部之內壁面；以及 行星齒輪，其軸支撐於作爲載體而發揮功能之輪轂， 並且配置於太陽齒輪與內齒輪之間，且與太陽齒輪及內齒 輪嚙合。 若採用此種構成，則可使第二轉子部之套筒之端部作 爲行星齒輪機構之太陽齒輪而發揮功能，且使馬達殼體之 端部之內壁面作爲行星齒輪機構之內齒輪而發揮功能，因 而能夠實現有效活用馬達殼體與第二轉子部之行星齒輪機 構。 [發明之效果] 根據本發明，能夠使電動輪轂單元自身具備可防止減 速齒輪部之破損之機構。 【實施方式】 以下，一邊參照圖式一邊對本發明之電動輪轂單元之 較佳實施形態進行詳細說明。 如第1圖、第2圖、及第6圖所示，電動輪轂單元1用於 -8 - 201127695 電動自行車、電動助力自行車、電動腳踏車、電動汽車等 之車輪w中。該電動輪轂單元1包括如下各部作爲主要之 構成零件··爲車輪W之旋轉中心即固定於框架F之車軸2、 車軸2所貫通之馬達部3、以車軸2爲中心進行旋轉之輪轂4 、使馬達部3之輸出減速後傳達至輪轂4之減速齒輪部6、 對馬達部3進行控制之電路基板7、以及相對於車軸2旋轉 自如地支持輪轂4之左右一對軸承部30、31。而且’於輪 I 轂4內，收容有馬達部3、減速齒輪部6、及電路基板7。 馬達部3具有車軸2之軸線L方向上的一端開放而另一 端固定有車軸2之馬達殼體10，且在馬達殻體1〇之周圍， 輪轂4旋轉，因而使馬達殼體10之外周壁l〇b離開輪轂4。 於該馬達殼體10內，包括在包含鐵芯之芯11上捲繞線圈12 而成之定子13，及相對於定子13旋轉之轉子14。定子13藉 由利用具有電氣絕緣性及彈力性之樹脂形成之第一樹脂模 具部Ml而密封，樹脂鑄模而成之定子13之外周面密接於馬 φ 達殼體10之圓筒狀之外周壁10b及圓板狀之端壁l〇c之內壁 面。轉子1 4包括：位於比定子1 3內側之圓筒狀之磁體1 6， 及介裝於磁體1 6與車軸2之間且即便馬達部3被電性地鎖住 亦可進行輪轂4之旋轉之滑動控制機構1 7。 於馬達殼體10之軸線L方向上的一端部，形成有以軸 線L爲中心之環狀之開口部l〇a。該開口部10a跨及馬達殻 體10之平坦端面之大致全體而形成，且於開口部10a內配 置有作爲減速齒輪部之行星齒輪機構6。 行星齒輪機構6包括：太陽齒輪21，其作爲轉子14之 201127695 一部分而構成並且於開口部i〇a之位置在車軸2之周圍旋轉 ;內齒輪22，其於開口部l〇a之位置形成於馬達殼體10之 外周壁l〇b之端部；以及四個行星齒輪23，其等軸支撐於 作爲載體而發揮功能之輪轂4 ’並且配置於太陽齒輪21與 內齒輪22之間，且與太陽齒輪21及內齒輪22嚙合（參照第 3圖）。而且，各行星齒輪23經由軸承27而旋轉自如地安 裝於自輪轂4之軸線L方向上的一端部朝向輪轂4之內方’ 向軸線L方向突出之軸部26。 於此種行星齒輪機構6中，太陽齒輪21與轉子14—倂 旋轉，於太陽齒輪21之周圍行星齒輪23公轉，藉此輪轂4 發生旋轉，轉子14之旋轉減速後傳達至輪轂4。而且，因 行星齒輪機構6爲扁平，故而能夠以堵住開口部l〇a之方式 配置，從而有助於輪轂4之薄型化。 鼓狀之輪轂4包含成杯形狀之輪轂本體部4A、及將輪 轂本體部4A之開口端4a封閉之扁平之蓋部4B。於使形成於 輪轂本體部4A之凸緣部4e與形成於蓋部4B之凸緣部4b對接 的狀態下，藉由螺桿28將輪轂本體部4 A與蓋部4B—體化。 而且，於輪轂本體部4A與蓋部4B之重疊部分介裝有環狀之 密封橡膠2 9 » 進而，於軸線L方向上，在形成於輪轂本體部4A之端 部之車軸突出孔4c，安裝有用以支持輪轂4之相對於車軸2 之旋轉之由滾動軸承構成的第一軸承部30，在形成於蓋部 4B之端部之車軸突出孔4d，安裝有用以支持輪轂4之相對 於車軸2之旋轉之由滾動軸承構成的第二軸承部31»而且 -10 - 201127695 ，於車軸2之一端部，螺合安裝有保持第一軸承部30之第 一螺帽部32’第一軸承部30之外輪30a抵接於輪轂4之輪轂 本體部4A’第一軸承部30之內輪30b抵接於第一螺帽部32 ，藉此防止第一軸承部30之脫落。同樣地，於車軸2之另 一端部，螺合安裝有保持第二軸承部31之第二螺帽部33, 第二軸承部31之外輪31 a抵接於輪轂4之蓋部4B，第二軸承 部31之內輪31b抵接於第二螺帽部33，藉此防止第二軸承 φ 部31之脫落。 於由蓋部4B、馬達殼體10之端壁l〇c及第二軸承部31 所劃定之空間內配置有圓板狀之電路基板7，裝有電子零 件之電路基板7藉由利用具有電氣絕緣性及彈力性之樹脂 形成之第二樹脂模具部M2而密封。該第二樹脂模具部M2 與可旋轉之輪轂4之蓋部4B隔開，第二樹脂模具部M2之端 面M2a密接於馬達殼體10之端壁l〇c之外壁面。進而，於該 電路基板7之中央開口 7a及第二樹脂模具部M2之中央開口 φ M2c內，插入有自馬達殼體1〇之端壁i〇c沿著車軸2而突出 之突起部10d，電路基板7係接近於馬達殼體10之端壁l〇c 且平行地配置。而且，線連接於電路基板7之配線34貫通 第二軸承部31之內輪31b並排出至外部，形成於第二軸承 部31之內輪31b之配線抽出孔35中塡充有由與第一及第二 樹脂模具部Μ 1、Μ 2爲相同材質構成之防水性之密封材料 39 ° 第二軸承部31之外輪31a固定於輪轂4，內輪31b固定 於車軸2，且旋轉自如地支持輪轂4，該內輪31b之徑方向 -11 - 201127695 剖面積形成爲比馬達殼體1 〇之突起部1 〇d之徑方向剖面積 大，且藉由螺帽部33自軸線L方向朝突起部l〇d之端面10e 壓接。又，第二樹脂模具部M2之周緣部M2b於軸線L方向 上環狀地凸出，藉此實現第二樹脂模具部M2之放大化，且 實現電子零件之散熱化之提昇。 於該電動輪轂單元1中，第一樹脂模具部Ml及芯11壓 接於馬達殻體1〇之外周壁l〇b，由第一樹脂模具部Ml與第 二樹脂模具部M2夾入馬達殼體10之端壁10c，形成第二樹 脂模具部M2之中央開口 M2 c之壁面M2 d壓接於突起部10d之 周面，因而定子13中所產生之熱經由第一樹脂模具部Ml而 傳達至馬達殼體1〇，電路基板7上之電子零件所產生之熱 經由第二樹脂模具部M2而傳達至馬達殼體10。而且，集中 於馬達殼體1〇之熱傳達至第二軸承部31後會向外部散放。 此種構成之電動輪轂單元1容易使第二軸承部31大型化， 並且，使第二軸承部31越大型化，則越可提高散熱效果。 第二軸承部31爲了提高旋轉保持精度和耐久力，於設 計方面迫切需要使之大型化，但若採用如本實施形態般之 構成，則可藉由第二軸承部31之大型化而同時實現散熱效 果之提高與輪轂4之旋轉穩定性。進而，一般而言若提高 電子零件之耐熱性則會導致電子零件自身大型化，但於本 實施形態中’因提高電路基板7上之電子零件之散熱性， 故而即便未使用耐熱性較高之電子零件亦可，從而可實現 電子零件之小型化和低成本化，其結果，可實現電子零件 之佔有空間之縮小化’且可實現馬達部3之佔有空間之放 -12- 201127695 大化即以動力增加爲目的之馬達部3之大型化。 又，普通之電動輪轂單元中之輪轂，大多情形時係以 包入馬達部及減速齒輪部之方式形成，並且進行旋轉，因 而雖於先前之配線之抽出中，不得不設計爲使車軸貫通， 但於本實施形態之情形時，能夠利用大型化之第二軸承部 31之內輪31b容易將線連接於電路基板7之配線34排出至外 部，從而第二軸承部3 1越大型化，則配線3 4之抽出越容易 φ 。再者，該配線34通過形成於突起部10d之狹縫l〇f而自配 線抽出孔35導出至外部。 進而，於該電動輪轂單元1中，以使行星齒輪機構（ 減速齒輪部）6與馬達部3內之轉子14及定子13隔開之方式 ，相對於軸線L垂直配置之圓板狀之隔板36作爲另一零件 而配置於馬達殼體1〇內，該隔板36抵接於支持行星齒輪23 之軸部26之自由端，且藉由螺合安裝於軸部26之內螺紋部 26a之螺桿37來固定。隔板36之外周端接近於馬達殼體10 φ 之外周壁l〇b，車軸2貫通於隔板36之中央開口部36a，且 使太陽齒輪21自中央開口部36a突出。又，螺桿37爲了防 鬆脫而隔著墊圈38插入至隔板36。 藉由該隔板36，將減速齒輪部6與馬達部3內之轉子14 及定子13分離，且藉由馬達殻體10將減速齒輪部6與電路 基板7分離。又’因於馬達殻體10之開口部l〇a內配置有減 速齒輪部6，故而能夠關於輪轂4，縮短軸線L方向即車寬 度方向之長度，從而可使輪轂4薄型化。 爲了達成該薄型化，將減速齒輪部6配置於馬達殻體 -13- 201127695 10內，結果，減速齒輪部6與馬達部3內之轉子14及定子13 接近，從而轉子14及定子13容易受到齒輪21、22、23之硏 磨粉之影響，但即便減速齒輪部6中所產生之齒輪21、22 、23之硏磨粉與塗佈於減速齒輪部6之潤滑劑一倂飛散’ 藉由隔板3 6，硏磨粉亦難以附著於轉子1 4及定子1 3，從而 可避免因硏磨粉之卡入所引起之馬達部3之旋轉不良。進 而，因電路基板7遠離配置於馬達殼體10內之減速齒輪部6 ，且配置於馬達殼體10之外，故而齒輪21、22、23之硏磨 粉極難附著。而且，因電路基板7藉由馬達殼體10而與線 圈12隔開，故而由線圈12所產生之熱藉由馬達殼體10而難 以傳達至電路基板7，從而可防止電路基板7上之電子零件 之壽命減少或電子零件之誤作動。 而且，藉由有效地利用支持行星齒輪23之旋轉之軸部 26，能夠利用螺桿37使隔板36簡單地固定。而且，若將隔 板36固定於輪轂4，則當將馬達部3安裝於輪轂4內時，行 星齒輪23不會落下，因而將馬達部3組裝至輪轂4之輪轂本 體4A內時之作業性會變得良好。又，於電動輪轂單元1之 內部之分解掃除時，藉由螺桿37之採用能夠容易地將隔板 3 6卸下。再者，隔板36亦可藉由熔接或斂縫等固定於軸部 26之自由端。 其次，對作爲離合器而發揮功能之滑動控制機構17進 行詳細說明。 如第4圖所示，轉子14包括：具有筒狀之磁體16之第 —轉子部41，相對於車軸2而旋轉自如之第二轉子部42, 201127695 配置於第一轉子部41與第二轉子部42之間且將第一轉子部 41與第二轉子部42連結之第一摩擦板43，及將第一轉子部 41朝第一摩擦板43按壓之螺旋壓縮彈簧（施力機構）44。 此處所利用之第一摩擦板43形成爲環狀，並且兩面具有摩 擦面。 第一轉子部41具有固定於磁體16之內壁面且沿軸線L 方向延伸之筒狀之磁軛部46。於該磁軛部46之端部設置有 φ 朝內側彎折且沿徑方向延伸之環狀之端壁46a。又，第二 轉子部42具有相對於車軸2而旋轉自如地沿軸線方向延長 之套筒47。該套筒47藉由軸承45相對於車軸2而旋轉自如 地被保持，並且套筒47由第一套筒部48與第二套筒部49之 兩個構件構成，且藉由螺桿5 0連結。 於第一套筒部48之端部設置有沿徑方向延伸之凸緣部 48 a，且於第二套筒部49之端部形成有太陽齒輪21。而且 ，使第一套筒部48之凸緣部48a與形成於第二套筒部49之 φ 端部之凸緣部49a對接，藉由螺桿50將第一套筒部48與第 二套筒49連結。如此藉由使套筒47由兩個構件構成，而能 夠使套筒47形成爲複雜之形狀。 於設置在套筒47之凸緣部48a與磁軛部46之端壁46a之 間夾入第一摩擦板43。而且，於磁軛部46與第一套筒部48 之間所形成之空間內朝車軸2之軸線L方向捲繞之螺旋壓縮 彈簧44，經由相對於第一套筒部48而沿軸線L方向移動自 如的可動筒體51及第二摩擦板52’於軸線L方向上將磁軛 部46朝第一摩擦板43按壓。 -15- 201127695 可動筒體51於由磁軛部46與第一套筒部48所形成之空 間內，在螺旋壓縮彈簧44之內側沿軸線L方向延伸’並且 經由花鍵卡合部54而連結於第一套筒部48。再者，可動筒 體51與第一套筒部48亦可藉由沿軸線L方向延伸之銷來連 結。又，於可動筒體51之端部形成有凸緣部51a，且由可 動筒體51之凸緣部51 a與磁軛部46之端壁46a夾入第二摩擦 板52。而且，可動筒體51之凸緣部51 a藉由螺旋壓縮彈簧 44而朝向磁軛部46之端壁46a被按壓。此處所利用之環狀 之第二摩擦板52隔著磁軛部46之端壁46a而與第一摩擦板 43相對向地配置，並且利用與第一摩擦板43爲相同者。 又，螺旋壓縮彈簧44之一端抵接於可動筒體51之凸緣 部51a，螺旋壓縮彈簧44之另一端藉由隔著墊圈56而保持 於第一套筒部48之環體57來支持。此種螺旋壓縮彈簧44藉 由施壓力而使第一及第二摩擦板43、52產生適當的摩擦力 〇 於該電動輪轂單元1中，在馬達部3進行通常旋轉之情 形時，配置於第一轉子部41與第二轉子部42之間之第一摩 擦板43，藉由利用施壓力而發揮之摩擦力來使第一轉子部 41與第二轉子部42連結，從而第一轉子部41與第二轉子部 42 —體地旋轉。又，既便於第一轉子部41與定子13之間夾 入灰塵等異物而使第一轉子部41鎖住之情形時輪轂4繼續 旋轉，因可抵抗第一摩擦板43之摩擦力而使第二轉子部42 旋轉，故而將第二轉子部42與輪轂4連結之行星齒輪機構6 可進行旋轉，且可避免行星齒輪機構6發生破損之事態。 -16- 201127695 又，即便於車輪被鎖住之情形時第一轉子部41繼續旋轉， 因可抵抗第一摩擦板43之摩擦力而使第一轉子部41旋轉， 故而亦可避免對馬達部3施加較大之負載之事態。 又，於電動輪轂單元1中，實現了將可放大磁體之磁 力之磁軛部46有效用作第一轉子部41之構成之一部分。 又，因於電動輪轂單元1中，於套筒47之凸緣部48a與 磁軛部46之端壁46a之間配置有第一摩擦板43，於磁軛部 46之端壁46a與可動筒體51之凸緣部51a之間配置有第二摩 擦板52，由兩片摩擦板43、52夾入磁軛部46之端壁46a， 故而當發揮固定之摩擦力時，與利用一片摩擦板之情形相 比，能夠減小各個摩擦板43、52之摩擦力，因而能夠減小 表現出摩擦力之螺旋壓縮彈簧之彈簧力，且可減小螺旋壓 縮彈簧44之線徑。藉此，能夠減小於可動筒體5 I與磁軛部 46之間配置有螺旋壓縮彈簧44之佔有空間。 關於其他實施形態，如第5圖所示，於電動輪轂單元 1 A中，於電路基板7之背面（裝有電子零件之面之相反側 之面），壓接有由鋁等非導電性金屬構成之環狀之散熱板 25，且該散熱板25壓接於馬達殼體1〇之端壁l〇c之外壁面 。藉由該散熱板2 5之採用，使電路基板7上之電子零件所 產生之熱容易傳達至馬達殼體10之端壁l〇c。 本發明可以說並不限定於上述實施形態。例如，亦可 利用盤型彈簧等作爲施力機構。 【圖式簡單說明】 -17- 201127695 第1圖係表示本發明之電動輪轂單元之一實施形態之 剖面圖。 第2圖係第1圖所示之電動輪轂單元之分解剖面圖。 第3圖係表示行星齒輪機構及隔板之俯視圖。 第4圖係馬達部之放大剖面圖。 第5圖係表示本發明之電動輪轂單元之其他實施形態 之剖面圖。 第6圖係表示電動助力自行車之一例之側視圖。 【主要元件符號說明】 1 ' 1A :電動輪轂單元 2 :車軸 3 :馬達部 4 :輪轂 6:減速齒輪部（行星齒輪機構） 7 .電路基板 1 〇 :馬達殼體 1 1 :鐵芯（芯） 1 2 :線圈 13 :定子 14 :轉子 41 :第一轉子部 42 :第二轉子部 43 :第一摩擦板 -18- 201127695 44 :螺旋壓縮彈簧（施力機構） 4 6 :磁軛部 4 6 a :端壁 47 :套筒 4 8 :第一套筒部 4 8 a :凸緣部 49 :第二套筒部 51 :可動筒體 5 1 a :凸緣部 5 2 :第二摩擦板 L :軸線
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