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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024149620
(43)【公開日】2024-10-18
(54)【発明の名称】モータユニット及び電動自転車
(51)【国際特許分類】
B62M 6/55 20100101AFI20241010BHJP
【ＦＩ】
B62M6/55
【審査請求】有
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024125594
(22)【出願日】2024-08-01
(62)【分割の表示】P 2021502304の分割
【原出願日】2020-02-26
(31)【優先権主張番号】P 2019033310
(32)【優先日】2019-02-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】314012076
【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002527
【氏名又は名称】弁理士法人北斗特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】川上 将史
(72)【発明者】
【氏名】足立 良平
(72)【発明者】
【氏名】田中 将崇
(57)【要約】
【課題】モータと制御基板との間の距離を短くすることができるモータユニット及び電動自転車を提供する。
【解決手段】モータユニット３は、ケース４と、入力軸体６０と、出力体８と、モータ５と、減速用歯車３１１と、制御基板３５と、を備える。入力軸体６０は、軸線６００方向にケース４を貫通して軸線６００回りに回転可能に配置される。出力体８は、入力軸体６０の外周面に沿って軸線６００回りに回転可能に配置され、入力軸体６０の回転力によって回転可能である。モータ５は、ケース４内に収容され、ロータ５２及びステータ５３を有する。減速用歯車３１１は、ケース４内に収容され、モータ５の回転を減速して伝達する。制御基板３５は、ケース４内に収容され、モータ５を制御する。制御基板３５は、軸線６００方向において減速用歯車３１１の一端側に配置される。出力体８は、入力軸体６０の軸線６００方向の一端側と反対の他端側に配置される。
【選択図】図３
【解決手段】モータユニット３は、ケース４と、入力軸体６０と、出力体８と、モータ５と、減速用歯車３１１と、制御基板３５と、を備える。入力軸体６０は、軸線６００方向にケース４を貫通して軸線６００回りに回転可能に配置される。出力体８は、入力軸体６０の外周面に沿って軸線６００回りに回転可能に配置され、入力軸体６０の回転力によって回転可能である。モータ５は、ケース４内に収容され、ロータ５２及びステータ５３を有する。減速用歯車３１１は、ケース４内に収容され、モータ５の回転を減速して伝達する。制御基板３５は、ケース４内に収容され、モータ５を制御する。制御基板３５は、軸線６００方向において減速用歯車３１１の一端側に配置される。出力体８は、入力軸体６０の軸線６００方向の一端側と反対の他端側に配置される。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ケースと、
軸線方向に前記ケースを貫通して前記軸線回りに回転可能に配置される入力軸体と、
前記入力軸体の外周面に沿って前記軸線回りに回転可能に配置され、前記入力軸体の回転力によって回転可能な出力体と、
前記ケース内に収容され、ロータ及びステータを有するモータと、
前記ケース内に収容され、前記モータの回転を減速して伝達する減速用歯車と、
前記ケース内に収容され、前記モータを制御する制御基板と、
を備え、
前記制御基板は、前記軸線方向において前記減速用歯車の一端側に配置され、
前記出力体は、前記入力軸体の前記軸線方向の前記一端側と反対の他端側に配置される
モータユニット。
軸線方向に前記ケースを貫通して前記軸線回りに回転可能に配置される入力軸体と、
前記入力軸体の外周面に沿って前記軸線回りに回転可能に配置され、前記入力軸体の回転力によって回転可能な出力体と、
前記ケース内に収容され、ロータ及びステータを有するモータと、
前記ケース内に収容され、前記モータの回転を減速して伝達する減速用歯車と、
前記ケース内に収容され、前記モータを制御する制御基板と、
を備え、
前記制御基板は、前記軸線方向において前記減速用歯車の一端側に配置され、
前記出力体は、前記入力軸体の前記軸線方向の前記一端側と反対の他端側に配置される
モータユニット。
【請求項2】
ケースと、
軸線方向に前記ケースを貫通して前記軸線回りに回転可能に配置される入力軸体と、
前記ケース内に収容され、モータの回転を減速して伝達する減速用歯車と、
前記ケース内の前記軸線方向において前記減速用歯車の一端側にロータ及びステータが収容される前記モータと、
前記ケース内に収容され、前記モータを制御する制御基板と、
を備え、
前記制御基板は、前記軸線方向において前記減速用歯車の前記一端側に配置される
モータユニット。
軸線方向に前記ケースを貫通して前記軸線回りに回転可能に配置される入力軸体と、
前記ケース内に収容され、モータの回転を減速して伝達する減速用歯車と、
前記ケース内の前記軸線方向において前記減速用歯車の一端側にロータ及びステータが収容される前記モータと、
前記ケース内に収容され、前記モータを制御する制御基板と、
を備え、
前記制御基板は、前記軸線方向において前記減速用歯車の前記一端側に配置される
モータユニット。
【請求項3】
前記制御基板は、前記モータを制御する制御部を有する
請求項１又は２に記載のモータユニット。
請求項１又は２に記載のモータユニット。
【請求項4】
前記制御基板は、前記モータに電力を供給するスイッチング素子とマイクロコンピュータとのうちのいずれかが実装されたものである
請求項１又は２に記載のモータユニット。
請求項１又は２に記載のモータユニット。
【請求項5】
前記制御基板は、前記軸線方向において前記モータと前記減速用歯車の間で、かつ、前記軸線方向に見て前記モータと前記減速用歯車とに重なるように配置される
請求項１～４のいずれか一項に記載のモータユニット。
請求項１～４のいずれか一項に記載のモータユニット。
【請求項6】
前記制御基板は、前記軸線方向に見て前記モータの前記ステータと前記減速用歯車とに重なるように配置される
請求項５に記載のモータユニット。
請求項５に記載のモータユニット。
【請求項7】
前記制御基板は、前記軸線方向に見て前記モータの前記ロータと前記減速用歯車とに重なるように配置される
請求項５に記載のモータユニット。
請求項５に記載のモータユニット。
【請求項8】
前記制御基板は、前記ロータの回転を検出するためのロータ回転検出部を有する
請求項１～７のいずれか一項に記載のモータユニット。
請求項１～７のいずれか一項に記載のモータユニット。
【請求項9】
前記ロータ回転検出部は、前記ロータが有する磁石の磁力を検知するものである
請求項８に記載のモータユニット。
請求項８に記載のモータユニット。
【請求項10】
前記ケースは、前記ロータ、前記ステータ及び前記制御基板が配置される第一空間と、
前記減速用歯車が配置される第二空間と、に区切る区切部を有する
請求項１～９のいずれか一項に記載のモータユニット。
前記減速用歯車が配置される第二空間と、に区切る区切部を有する
請求項１～９のいずれか一項に記載のモータユニット。
【請求項11】
前記制御基板は、前記軸線方向において前記ステータの前記一端側と反対の他端側に配置される
請求項１０に記載のモータユニット。
請求項１０に記載のモータユニット。
【請求項12】
前記制御基板は、前記軸線方向において前記ステータの前記一端側に配置される
請求項１０に記載のモータユニット。
請求項１０に記載のモータユニット。
【請求項13】
請求項１～１２のいずれか一項に記載のモータユニットを備える
電動自転車。
電動自転車。
【請求項14】
ケースと、
軸線方向に前記ケースを貫通して前記軸線回りに回転可能に配置される入力軸体と、
前記入力軸体の外周面に沿って前記軸線回りに回転可能に配置され、前記入力軸体の回転力によって回転可能な出力体と、
前記ケース内に収容され、回転軸と、前記回転軸と一体に回転するロータと、ステータと、を有するモータと、
前記ケース内に収容され、前記モータの回転を減速して伝達する減速用歯車と、
前記ケース内に収容され、前記モータを制御する制御基板と、
を備え、
前記ロータは、前記回転軸の方向において前記減速用歯車と前記制御基板との間に配置される
モータユニット。
軸線方向に前記ケースを貫通して前記軸線回りに回転可能に配置される入力軸体と、
前記入力軸体の外周面に沿って前記軸線回りに回転可能に配置され、前記入力軸体の回転力によって回転可能な出力体と、
前記ケース内に収容され、回転軸と、前記回転軸と一体に回転するロータと、ステータと、を有するモータと、
前記ケース内に収容され、前記モータの回転を減速して伝達する減速用歯車と、
前記ケース内に収容され、前記モータを制御する制御基板と、
を備え、
前記ロータは、前記回転軸の方向において前記減速用歯車と前記制御基板との間に配置される
モータユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、モータユニット及び電動自転車に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、駆動ユニットを有する電動補助自転車が知られている（例えば特許文献１参照）。
【0003】
特許文献１が開示する駆動ユニットは、クランクシャフトと、モータと、モータの出力歯車と噛み合う第１伝達歯車と、駆動ユニットの動作を制御する各種電気部品が実装される基板と、を備えている。この駆動ユニットでは、基板は、クランクシャフトの軸方向において、第１伝達歯車を基準としてモータと反対側に位置している。
【0004】
上述したような従来例においては、モータと基板との間の距離が長くなり、この間に接続される配線の長さが長くなってしまうものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１４－１９６０８０号公報
【発明の概要】
【0006】
本開示は上記従来の問題点に鑑み、モータと制御基板との間の距離を短くすることができるモータユニット及び電動自転車を提供することを目的とする。
【0007】
上記課題を解決するために、一形態のモータユニットは、ケースと、入力軸体と、出力体と、モータと、減速用歯車と、制御基板と、を備える。前記入力軸体は、軸線方向に前記ケースを貫通して前記軸線回りに回転可能に配置される。前記出力体は、前記入力軸体の外周面に沿って前記軸線回りに回転可能に配置され、前記入力軸体の回転力によって回転可能である。前記モータは、前記ケース内に収容され、ロータ及びステータを有する。前記減速用歯車は、前記ケース内に収容され、前記モータの回転を減速して伝達する。前記制御基板は、前記ケース内に収容され、前記モータを制御する。前記制御基板は、前記軸線方向において前記減速用歯車の一端側に配置される。前記出力体は、前記入力軸体の前記軸線方向の前記一端側と反対の他端側に配置される。
【0008】
他の形態のモータユニットは、ケースと、入力軸体と、減速用歯車と、モータと、制御基板と、を備える。前記入力軸体は、軸線方向に前記ケースを貫通して前記軸線回りに回転可能に配置される。前記減速用歯車は、前記ケース内に収容され、前記モータの回転を減速して伝達する。前記モータは、ロータ及びステータを有し、前記ケース内の前記軸線方向において前記減速用歯車の一端側に前記ロータ及び前記ステータが収容される。前記制御基板は、前記ケース内に収容され、前記モータを制御する。前記制御基板は、前記軸線方向において前記減速用歯車の前記一端側に配置される。
【0009】
更に他の形態のモータユニットは、ケースと、入力軸体と、出力体と、モータと、減速用歯車と、制御基板と、を備える。前記入力軸体は、軸線方向に前記ケースを貫通して前記軸線回りに回転可能に配置される。前記出力体は、前記入力軸体の外周面に沿って前記軸線回りに回転可能に配置され、前記入力軸体の回転力によって回転可能である。前記モータは、前記ケース内に収容され、回転軸と、前記回転軸と一体に回転するロータと、ステータと、を有する。前記減速用歯車は、前記ケース内に収容され、前記モータの回転を減速して伝達する。前記制御基板は、前記ケース内に収容され、前記モータを制御する。前記ロータは、前記回転軸方向において前記減速用歯車と前記制御基板との間に配置される。
【0010】
上記課題を解決するために、一形態の電動自転車は、前記モータユニットを備えている。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
本開示は、モータユニット及び電動自転車に関し、更に詳しくは、ケース、入力軸体、減速用歯車、モータ及び制御基板を備えるモータユニットと、このモータユニットを備えた電動自転車に関する。
【0013】
【0014】
図１に示すように、電動自転車１は、フレーム１０と、車輪１１と、モータユニット３と、を備える。なお、電動自転車１については、設計上、進行方向が決まっている。以下の説明において、進行方向を前方とするとともにその反対方向を後方とする。また、左方及び右方については、前方を向いた状態での左方及び右方とする。
【0015】
フレーム１０は、電動自転車１を運転する者（以下、運転者とする）を支持する。フレーム１０及び運転者の荷重は、車輪１１を構成する前輪１１１及び後輪１１２を介して地面に支持される。
【0016】
フレーム１０は、ヘッドパイプ１０１、上パイプ１０２、下パイプ１０３、立パイプ１０４、シートステー１０５、チェーンステー１０６及びブラケット２を有する。フレーム１０は、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属により形成されるが、非金属を一部に含んでもよい。また、フレーム１０全体が非金属により形成されてもよく、フレーム１０の材質は特に限定されない。
【0017】
図２に示すように、ヘッドパイプ１０１は、概ね上下方向に開口する筒状部材である。なお、ここでいう概ね上下方向とは、鉛直方向と３０度程度以下の角度をなす方向を意味するものとする。図１に示すように、ヘッドパイプ１０１には、ハンドルポスト１２が上下に貫通するように挿入される。ハンドルポスト１２は、ヘッドパイプ１０１に対して軸線方向回りに回転可能に挿入される。ハンドルポスト１２の下端部には、フロントフォーク１２１が形成される。フロントフォーク１２１には、前輪１１１が回転可能に取り付けられる。ハンドルポスト１２の上端部には、ハンドルバー１２２が固定される。ハンドルバー１２２には、電動の入切等を行うための手元操作部と、後輪１１２が有する変速機構による速度変更を行うための変速操作部と、が設けられる。
【0018】
図２に示すように、上パイプ１０２は、ヘッドパイプ１０１より概ね後方に延びる筒状部材である。上パイプ１０２は、必ずしも直線状でなくてもよい。なお、ここでいう概ね後方とは、後方と４０度程度以下の角度をなす方向を意味するものとする。上パイプ１０２の前端部は、ヘッドパイプ１０１の後方側の側壁に、溶接等により固定される。上パイプ１０２の後端部は、立パイプ１０４に固定される。
【0019】
立パイプ１０４は、概ね上下方向に開口する筒状部材である。立パイプ１０４の上端部近傍の前方側の側壁に、上パイプ１０２の後端部が溶接等により固定される。立パイプ１０４の上端部の開口には、図１に示すように、サドル１３より下方に延びる軸が挿入される。この軸が立パイプ１０４に固定されることにより、サドル１３が立パイプ１０４に固定される。
【0020】
図２に示すように、下パイプ１０３は、ヘッドパイプ１０１より概ね後方の斜め下方に延びる筒状部材である。下パイプ１０３は、必ずしも直線状でなくてもよい。なお、ここでいう概ね後方の斜め下方とは、後方よりも下側であって、かつ、ヘッドパイプ１０１が延びる方向よりも下側に延びる方向を意味するものとする。下パイプ１０３の前端部は、ヘッドパイプ１０１の後方側の側壁のうち、上パイプ１０２が固定される部分よりも下側の部分に、溶接等により固定される。下パイプ１０３の後端部には、ブラケット２が固定される。
【0021】
ブラケット２の下側にモータユニット３が固定され、モータユニット３はブラケット２に支持される。モータユニット３は、ボルト又はボルト・ナットよりなる締結部材により、ブラケット２に固定される。
【0022】
ブラケット２の前端部には、下パイプ１０３の後端部が、嵌合（焼嵌めを含む）、締結又は溶接等により固定される。第一実施形態では、ブラケット２の前端部に上下に貫通する貫通孔２５が形成され、貫通孔２５の周囲の部分から筒部２５１が突出している。この筒部２５１に、下パイプ１０３の後端部が被せられて嵌合されている。
【0023】
ブラケット２の前後方向における中間部には、立パイプ１０４の下端部が、嵌合（焼嵌めを含む）、締結又は溶接等により固定される。第一実施形態では、ブラケット２の中間部に上下に貫通する貫通孔２６が形成され、貫通孔２６の周囲の部分から筒部２６１が突出している。この筒部２６１に、立パイプ１０４の下端部が被せられて嵌合されている。
【0024】
ブラケット２の後端部には、チェーンステー１０６の前端部が、嵌合（焼嵌めを含む）、締結又は溶接等により固定される。チェーンステー１０６は、ブラケット２より概ね後方に延びる二本の中空又は中実の部材である。第一実施形態では、ブラケット２の後端部に筒状をしたチェーンステー１０６の前端部が溶接により固定されている。また、ブラケット２のチェーンステー１０６の内部空間に対応する位置に、前後に貫通する貫通孔２７が形成されている。
【0025】
図１に示すように、上パイプ１０２の後端部に、シートステー１０５の前端部が、嵌合（焼嵌めを含む）、締結又は溶接等により固定される。シートステー１０５は、立パイプ１０４の上端部近傍より概ね後方に延びる二本の中空又は中実の部材である。第一実施形態では、筒状をしたシートステー１０５の前端部が溶接等により固定されている。シートステー１０５の後端部はチェーンステー１０６の後端部に固定されており、この部分に後輪１１２が回転可能に取り付けられる。
【0026】
また、図２に示すように、ブラケット２及び下パイプ１０３は、モータユニット３に電力を供給するためのバッテリ１５（図１参照）が装着されるバッテリ装着部１６を有する。バッテリ装着部１６は、ブラケット２に形成される下支持部１６１と、下パイプ１０３に形成される上支持部１６２と、を有する。下支持部１６１は、バッテリ１５の下端部が脱落しにくいように装着されて、バッテリ１５を支持する。また、下支持部１６１は、バッテリ１５の下端部に形成される給電用又は信号用の複数のバッテリ端子と電気的にそれぞれ接続される複数の端子を有する。複数の端子には、それぞれ配線１６３の一端が電気的に接続される。
【0027】
上支持部１６２は、バッテリ１５の上端部が装着されて、バッテリ１５が脱落しないようにバッテリ１５をロックするロック装置を有する。
【0028】
また、下パイプ１０３及び配線空間２０内には、変速操作部と変速機構とをつなぐ変速ワイヤ１７やブレーキワイヤが通される。
【0029】
以下、モータユニット３について説明する。モータユニット３は、図３に示すように、ケース４と、モータ５と、入力軸６と、出力体８（第一実施形態では第１出力体８とする）と、減速機構３１と、を備える。
【0030】
ケース４は、モータユニット３の外殻を構成する。ケース４は、内部に形成される収容空間に、減速機構３１等の機器を収容する。ケース４は、主にアルミニウム、ステンレス鋼等の金属により形成されるが、非金属が用いられてもよく、ケース４の材質は特に限定されない。
【0031】
ケース４は、左側に位置する第１分割体４１と、右側に位置する第２分割体４２と、に分割されている。
【0032】
第１分割体４１では、左右方向に見たときの周縁部がその内部よりも右方に突出しており、内部の収容空間が右方に開放される。また、第１分割体４１は、モータカップ５７を有する。第１分割体４１の一部に、短手方向の一方の側に突出して内部にモータ５を収容するモータカップ５７が取り付けられる。モータカップ５７は、ボルトよりなる締結部材５７１により第１分割体４１と固定される。ケース４は、第１分割体４１、第２分割体４２およびモータカップ５７が組み合わされて構成される。
【0033】
第２分割体４２は、左右方向に見たときの周縁部がその内部よりも左方に突出しており、内部の収容空間が左方に開放される。第１分割体４１と第２分割体４２とは、それぞれの収容空間が連続するように左右から合わせられて、ボルトよりなる締結部材により互いに固定される。第１分割体４１と第２分割体４２とが互いに固定されて、ケース４が構成される。なお、ケース４の大きさ、形状及び厚み等は、特に限定されない。また、ケース４の内部に形成される収容空間は、密閉されてもよいし、密閉されなくてもよい。
【0034】
モータ５は、ケース４に取り付けられる。更に詳しくは、モータ５は、主に第１分割体４１に取り付けられるモータカップ５７内に収容される。モータ５は、回転軸５１と、回転軸５１と一体に回転するロータ５２と、ステータ５３と、を有する。ロータ５２とステータ５３と回転軸５１の一部が、モータカップ５７内に位置する。回転軸５１は、軸線方向が左右方向を向くように、回転可能に収容される。回転軸５１は、ステータ５３から一方（第一実施形態では右方）に突出しており、突出した部分の外面に減速機構３１と噛み合う歯部５４が形成されている。回転軸５１の中間部は、第１分割体４１に配置された回転軸支持軸受５５１に支持される。回転軸５１の左端部は、ステータ５３より特に突出しておらず、モータカップ５７に配置された回転軸支持軸受５５２に支持される。なお、回転軸５１は、回転軸５１の左端部と右端部とにおいて回転軸支持軸受により支持されてもよく、回転軸支持軸受の位置は限定されない。
【0035】
入力軸６は、軸線６００方向（第一実施形態では左右方向）にケース４を貫通して、入力軸６の軸線６００回りに回転可能に配置される。入力軸６は、入力軸体６０と、入力体７と、を有する。入力軸体６０は、第一実施形態では中実部材により構成されているが、中空部材により構成されてもよい。
【0036】
ケース４は、入力軸体６０を回転可能に支持する第１軸受４５を、軸線６００方向の一端側（図３においては左側）に有する。第１分割体４１には、入力軸体６０が通る入力軸孔４１１が形成されており、この入力軸孔４１１に、第１軸受４５が配置されている。第一実施形態では、第１軸受４５は、ボールベアリングにより構成される。なお、第１軸受４５としては、ころ軸受等の他の様々な軸受も利用可能であり、ボールベアリングに限定されない。
【0037】
また、ケース４は、入力軸体６０を回転可能に支持する第２軸受４６を軸線６００方向の他端側（図３においては右側）に有する。第２分割体４２には、入力軸体６０が通る入力軸孔４２１が形成されており、この入力軸孔４２１に、第２軸受４６が配置されている。第一実施形態では、入力軸体６０は第１出力体８を介して間接的に第２軸受４６に支持される。第一実施形態では、第２軸受４６は、ボールベアリングにより構成される。なお、第２軸受４６としては、ころ軸受等の他の様々な軸受も利用可能であり、ボールベアリングに限定されない。
【0038】
入力軸体６０の端部には、クランクアーム１８の一端側が固定される。クランクアーム１８の他端側には、図１に示すように、ペダル１８１が回転可能に取り付けられる。電動自転車１の運転者は、ペダル１８１を漕ぐことにより、入力軸体６０に人力の回転力を伝えることができる。
【0039】
図３に示すように、入力体７は、入力軸体６０の外周面に沿って配置され、入力軸体６０と一体に回転する。入力体７は、筒状をした部材で、その軸線６００方向が左右方向を向き、入力軸体６０と同芯状に配置される。入力体７の左右方向の長さは、入力軸体６０の左右方向の長さよりも短い。入力体７と入力軸体６０は、軸線６００方向の一部に、軸線６００回りに相対的に回転不能となるように互いに嵌合する嵌合部７１１、６１を有する。第一実施形態では、入力体７（更に詳しくは後述する第１入力体７１）の左端部とこの部分に対応する入力軸体６０に、スプライン部又はセレーション部等からなる嵌合部７１１、６１が形成されている。嵌合部７１１、６１は、雄ねじおよび雌ねじによって嵌合する構成であってもよい。
【0040】
更に第一実施形態では、入力体７は、第１入力体７１と、第２入力体７２とに分割されている。第１入力体７１は、入力軸体６０に連結される。第１入力体７１は、左右方向において入力軸体６０の一部に位置し、少なくとも一部が第１分割体４１内に収容される。第１入力体７１の左端部に、入力軸体６０と嵌合する嵌合部７１１が形成される。第１入力体７１の左端部の嵌合部７１１よりも右の部分においては、入力軸体６０との間に隙間７０が形成されている。これにより、筒状をした第１入力体７１の内部へ入力軸体６０を挿入しやすくなっている。
【0041】
第２入力体７２は、軸線６００方向において第１入力体７１と異なる位置（第一実施形態では第１入力体７１の右方）に位置して第１入力体７１に連結され、第１出力体８に回転力を伝達する。ただし、第２入力体７２は、第１入力体７１と、左右方向において一部が同じ位置に位置してもよい。第一実施形態では、第１入力体７１の右端部の径方向の外側に第２入力体７２の左端部が位置しており、径方向に重なっている。第１入力体７１と第２入力体７２とは、軸線６００回りに相対的に回転不能となるように互いに嵌合する嵌合部７１２、７２１を有する。第一実施形態では、第１入力体７１の右端部と第２入力体７２の左端部とに、スプライン部又はセレーション部等からなる嵌合部７１２、７２１が形成されている。なお、本発明において「径方向に重なる」とは、各対象物の少なくとも一部が径方向に観て重なる状態をいう。
【0042】
第１出力体８は、入力軸体６０の軸線６００方向の他端側（図３においては右側）における外周面に沿って軸線６００回りに回転可能に配置され、入力体７から回転力を受ける。第１出力体８は、概ね筒状をした部材で、その軸線６００方向が左右方向を向き、入力軸体６０と同芯状に配置される。第１出力体８の左右方向の長さは、入力軸体６０の左右方向の長さよりも短い。第１出力体８の右端部は、第２分割体４２に形成された入力軸孔４２１を通ってケース４外に突出している。第１出力体８は、第２分割体４２に配置された第２軸受４６に支持されている。第１出力体８は、入力軸体６０及び入力体７とともに回転軸ユニット３０を構成する。回転軸ユニット３０は、第１軸受４５及び第２軸受４６を介して、ケース４に支持される。
【0043】
第１出力体８のケース４外に突出した部分には、前側のスプロケット１９１が固定される。前側のスプロケット１９１は、第１出力体８と一体に回転する。また、図１に示すように、後輪１１２のハブに後側のスプロケット１９２が固定される。前側のスプロケット１９１と後側のスプロケット１９２との間に、チェーン１９３が掛け回される。
【0044】
図３に示すように、第一実施形態では、入力体７と第１出力体８との間に、ワンウェイクラッチ３２が配置される。入力体７が内側となり第１出力体８が外側となるように入力体７と第１出力体８とが入力軸６の径方向に重なっており、いわゆるアウター出力の構造となっている。ワンウェイクラッチ３２は、入力体７に、電動自転車１を進行方向に加速させる方向（以下、加速方向とする）の回転力がかかる場合にこの回転力を第１出力体８に伝達し、加速方向と反対方向の回転力がかかる場合にはこの回転力を第１出力体８に伝達しない。また、ワンウェイクラッチ３２は、後述する減速機構３１を介して第１出力体８に、加速方向の回転力がかかる場合にこの回転力を入力体７に伝達しない。第一実施形態では、ワンウェイクラッチ３２は、ラチェットを有し、グリースが供給される。なお、ワンウェイクラッチ３２は、様々なものが適宜利用可能であり、限定されない。例えば、ローラー型ワンウェイクラッチやスプラグ式ワンウェイクラッチを用いてもよい。
【0045】
更に第一実施形態では、軸線６００方向における一部の範囲において、第２入力体７２と第１出力体８とが入力軸体６０の径方向に重なっている。径方向に重なっている第２入力体７２と第１出力体８との間にワンウェイクラッチ３２を有する。
【0046】
モータユニット３は、減速用歯車３１１を有する減速機構３１を有する。減速機構３１は、ケース４内に収容され、モータ５の回転を減速して第２出力体３１０に伝達する。減速用歯車３１１は、ケース４内の軸線６００方向においてロータ５２及びステータ５３の他端側（図３においては右側）に配置される。言い換えると、ロータ５２及びステータ５３は、ケース４内の軸線６００方向において減速用歯車３１１の一端側（図３においては左側）に配置される。
【0047】
また、第一実施形態では、モータユニット３は、出力体８（第１出力体とする）とは別の第２出力体３１０を備える。第一実施形態のモータユニット３は、いわゆる二軸式のモータユニットである。第２出力体３１０の軸線方向における一端部（第一実施形態では左端部）は、ケース４内に位置し、第１分割体４１に配置された軸受３１４１に回転可能に支持される。
【0048】
第２出力体３１０の軸線方向における他端（図３においては右側）側は、第２分割体４２に配置された軸受３１４２に回転可能に支持され、右端部はケース４外に位置する。第２出力体３１０の右端部には、スプロケット１９４が第２出力体３１０と一体に回転するように固定される。スプロケット１９４には、前側のスプロケット１９１に掛け回されるチェーン１９３が掛け回される。
【0049】
第２出力体３１０の外周面には、ワンウェイクラッチ３１３を介して、モータ５の回転軸５１の歯部５４と噛み合う大径の歯部３１２を有する減速用歯車３１１が取り付けられる。
【0050】
運転者が、電動自転車１のペダル１８１を漕ぐことにより、入力軸体６０に、加速方向の回転力がかかる。入力軸体６０が回転すると、第１入力体７１及び第２入力体７２は、入力軸体６０と一体に回転する。第２入力体７２の加速方向の回転力は、ワンウェイクラッチ３２を介して第１出力体８に加速方向の回転力がかかり、第１出力体８及び前側のスプロケット１９１は加速方向に回転する。前側のスプロケット１９１が加速方向に回転すると、チェーン１９３を介して後側のスプロケット１９２に加速方向の回転力がかかり、後側のスプロケット１９２及び後輪１１２が加速方向に回転する。これにより、電動自転車１は進行方向に進行する。
【0051】
電動自転車１が人力で進行方向に進行中に、モータ５の回転軸５１が加速方向に回転すると、モータ５の回転軸５１と噛み合う歯部３１２が加速方向に回転する。歯部３１２の加速方向への回転力は、ワンウェイクラッチ３１３を介して第２出力体３１０に伝達され、チェーン１９３に加えられる。
【0052】
また、電動自転車１が人力で進行方向に進行中に、モータ５を駆動させない場合、第２出力体３１０は加速方向に回転するが、第２出力体３１０の加速方向の回転力は、ワンウェイクラッチ３１３によりモータ５の回転軸５１に伝達しない。これにより、モータ５を駆動させない場合に、回転軸５１及びロータ５２が回転するのが阻止される。
【0053】
モータユニット３は、ケース４内に、モータ５を制御する制御部を有する制御基板３５が配置される。制御部は、例えばマイクロコンピュータを有し、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶部に記憶されたプログラムを実行することで、各要素の動作を制御する。このような制御部は、様々なものが適宜利用可能であり、詳細な説明は省略する。制御部は、トルク検出部３３により検出されたトルク及び回転検出部３４により検出された回転数に基いて、モータ５からの回転力を制御する。
【0054】
制御基板３５は、実装された複数の電気部品３５１を有する。複数の電気部品３５１には、例えばコンデンサ、集積回路（ホールＩＣ）に加えて、特に発熱を生じやすい発熱素子が含まれる。発熱素子は、例えばモータ５に電力を供給するＦＥＴ等のスイッチング素子、ダイオード、コイル等である。その他、複数の電気部品３５１には各種の抵抗器、コネクタ等が含まれ得る。制御基板３５は、ＦＥＴ等のスイッチング素子およびマイクロコンピュータのいずれかが実装されたものである。
【0055】
制御基板３５は、軸線６００方向において減速用歯車３１１の一端側（図３においては左側）に配置される。更に説明を加えると、制御基板３５は、ステータ５３の他端側（図３においては右側）に配置され、ステータ５３と減速用歯車３１１の間に配置されている。
【0056】
また、ケース４（第１分割体４１）は、ケース４内の空間を、ロータ５２、ステータ５３及び制御基板３５が配置される第一空間４０１と、減速用歯車３１１が配置される第二空間４０２と、に区切る区切部４０３を有している。区切部４０３は、歯部５４に注油される潤滑油やグリースが飛散して制御基板３５に付着するのを抑制している。区切部４０３の第一空間４０１側には、回転軸支持軸受５５１が挿入される凹部が形成される。
【0057】
また、第一実施形態では、モータ５の回転軸５１の歯部５４および回転軸５１の先端を覆う油除け部４７が配置されている。油除け部４７は、第１分割体４１および第２分割体４２とは異なる材質からなることが好ましい。第１分割体４１および第２分割体４２は、金属製であるのに対し、油除け部４７は樹脂製であることが好ましく、モータユニット３を軽量化することができる。
【0058】
電動自転車１にあっては、入力軸６（入力軸体６０）にかかっているトルク及び入力軸体６０の単位時間当たりの回転数に応じて、モータ５からの回転力が制御される。入力軸体６０にかかっているトルクは、トルク検出部３３により検出される。トルク検出部３３は、回転軸ユニット３０の外周面に沿う、軸線６００方向の一部の範囲に配置される。
【0059】
第一実施形態では、第１入力体７１の外周面に、磁気異方性が付与された磁歪発生部３３１が形成されている。また、第１入力体７１の外周面の磁歪発生部３３１が設けられた部分から若干の間隔をあけて、コイル３３２が配置されている。これらの磁歪発生部３３１及びコイル３３２により、トルク検出部３３としての磁歪式のトルクセンサが構成されている。このような磁歪式のトルクセンサとしては、様々なものが適宜利用可能である。また、トルク検出部３３は、磁歪式のトルクセンサに限定されない。
【0060】
トルク検出部３３は、軸線６００方向において、ワンウェイクラッチ３２及び第２軸受４６よりも左側に配置されている。
【0061】
入力軸６（入力軸体６０）の単位時間当たりの回転数は、回転検出部３４により検出される。回転検出部３４は、回転軸ユニット３０に取り付けられる被検出部３４１と、回転軸ユニット３０以外の部分に固定される検出部３４２と、を有する。
【0062】
第一実施形態では、第２入力体７２の外周面に、回転体３４０が取り付けられる。回転体３４０は、その内周面に第２入力体７２の外周面が圧入されることによって取り付けられる。回転体３４０は、第２入力体７２と一体に回転する。回転体３４０は、入力軸６の軸線６００方向に延びる部分と、入力軸６の径方向に延びる部分とを有する。入力軸６の径方向に延びる部分が被検出部３４１として、周方向に一定間隔で配置された磁石を有する。更に、制御基板３５には、検出部３４２として、被検出部３４１である磁石に対応する位置に、磁石の磁力を検知するホールＩＣが実装されている。このような磁石及びホールＩＣを有する回転検出部３４としては、様々なものが適宜利用可能である。また、回転検出部３４は、磁石及びホールＩＣを有するものに限定されない。
【0063】
また、第一実施形態では、モータユニット３は、モータ５のロータ５２の回転を検出するためのロータ回転検出部５８を有する。具体的には、制御基板３５に、ロータ５２の単位時間当たりの回転数を検出するためのロータ回転検出部５８として、ロータ５２の回転に伴う磁力の変化を検知するホールＩＣが実装されている。ロータ回転検出部５８としてのホールＩＣが検知する磁力は、ロータ５２に起因する磁力でもよいし、ロータ５２とともに回転する他の部材に起因する磁力でもよい。
【0064】
第一実施形態では、モータユニット３は、ロータ５２とともに回転する磁石５９を備えている。磁石５９は、モータ５の回転軸５１に固定されて回転軸５１と一体的に回転するディスク状をした磁石である。磁石５９は、ロータ５２の他端側（図３においては右側）で、かつ、制御基板３５の一端側（図３においては左側）に位置している。すなわち、磁石５９は、軸線６００方向においてロータ５２と制御基板３５との間に位置している。制御基板３５は、軸線６００方向に見てステータ５３、減速用歯車３１１及び磁石５９と重なるように配置されている。制御基板３５は、軸線６００方向においてロータ５２及び磁石５９とずれて位置しているため、軸線６００と直交する方向にロータ５２及び磁石５９と干渉することがなく、軸線６００と直交する方向に広くとることができる。
【0065】
磁石５９がモータ５の回転軸５１に固定されて回転軸５１と一体的に回転することにより、制御基板３５に実装されたロータ回転検出部５８としてのホールＩＣが磁石５９の磁力を検知して、回転軸５１の回転を検知することができる。なお、磁石５９は任意の構成であり、設けられなくてもよい。
【0066】
第一実施形態では、ロータ５２及びステータ５３が減速用歯車３１１の一端側（図３においては左側）に配置され、かつ、制御基板３５が減速用歯車３１１の一端側に配置されている。この場合、ロータ５２及びステータ５３と、制御基板３５との間に減速用歯車３１１が位置することがない。このため、制御基板３５との間に減速用歯車３１１が位置する場合と比べて、ロータ５２及びステータ５３と、制御基板３５との間の距離を短くすることができる。図１３に示す比較例では、入力軸体６０の軸線６００方向において、モータ５のロータ５２及びステータ５３と制御基板３５との間に減速用歯車３１１が位置するため、ロータ５２及びステータ５３と制御基板３５との間の距離が長くなっている。このため、モータ５と制御基板３５との間に接続される配線の長さが長くなってしまうものであった。これに対して第一実施形態では、ロータ５２及びステータ５３と、制御基板３５との間に接続される配線の長さを短くすることができ、配線を介した給電における電力損失が低減され、モータ５の駆動効率が向上する。また、配線が短くなるため配線にかかる費用が低減され、配線を這わせやすくなる。
【0067】
また、モータユニット３が、ロータ５２とともに回転する磁石５９を備えることにより、ロータ５２の回転に伴う磁力の変化が大きくなり、ロータ５２の回転に伴う磁力の変化を検知しやすくなる。
【0068】
次に、モータユニット３及び電動自転車１の第二実施形態について、図４に基づいて説明する。なお、第二実施形態に係るモータユニット３及び電動自転車１は、第一実施形態に係るモータユニット３及び電動自転車１と大部分において同じであるため、以下においては、主に第一実施形態と異なる部分について説明する。
【0069】
第一実施形態では、制御基板３５は、軸線６００方向においてステータ５３の他端側（図３においては右側）に配置されていたのに対し、第二実施形態では、軸線６００方向においてロータ５２及びステータ５３の一端側（図４においては左側）に配置されている。ロータ５２は、回転軸５１の方向において減速用歯車３１１と制御基板３５との間に配置されている。
【0070】
また、磁石５９も、第一実施形態では、軸線６００方向においてステータ５３の他端側（図３においては右側）に配置されていたのに対し、第二実施形態では、軸線６００方向においてステータ５３の一端側（図４においては左側）に配置されている。磁石５９は、制御基板３５の他端側（図４においては右側）に配置されている。
【0071】
第二実施形態では、制御基板３５がステータ５３の一端側に配置されているため、締結部材５７１を外してモータカップ５７を外すことにより、制御基板３５を交換しやすい。
【0072】
次に、モータユニット３及び電動自転車１の第三実施形態について、図５に基づいて説明する。なお、第三実施形態に係るモータユニット３及び電動自転車１は、図３に示す第一実施形態に係るモータユニット３及び電動自転車１と大部分において同じであるため、以下においては、主に第一実施形態と異なる部分について説明する。
【0073】
第一実施形態では、磁石５９が設けられていたのに対し、第三実施形態では、磁石５９が設けられていない。ロータ回転検出部５８としてのホールＩＣが検知する磁力は、ロータ５２が有する磁石に起因する磁力である。
【0074】
第三実施形態では、磁石５９が設けられていないため、モータユニット３及び電動自転車１における部品点数の削減、軽量化、低コスト化を図ることができる。
【0075】
次に、モータユニット３及び電動自転車１の第四実施形態について、図６に基づいて説明する。なお、第四実施形態に係るモータユニット３及び電動自転車１は、図４に示す第二実施形態に係るモータユニット３及び電動自転車１と大部分において同じであるため、以下においては、主に第二実施形態と異なる部分について説明する。
【0076】
第二実施形態では、磁石５９が設けられていたのに対し、第四実施形態では、磁石５９が設けられていない。ロータ回転検出部５８としてのホールＩＣが検知する磁力は、ロータ５２が有する磁石に起因する磁力である。
【0077】
第四実施形態では、磁石５９が設けられていないため、モータユニット３及び電動自転車１における部品点数の削減、軽量化、低コスト化を図ることができる。
【0078】
次に、モータユニット３及び電動自転車１の第五実施形態について、図７に基づいて説明する。なお、第五実施形態に係るモータユニット３及び電動自転車１は、第一実施形態に係るモータユニット３及び電動自転車１と大部分において同じであるため、以下においては、主に第一実施形態と異なる部分について説明する。
【0079】
第一実施形態では、制御基板３５は第一空間４０１に配置されていたのに対し、第五実施形態では、制御基板３５は第二空間４０２、すなわち区切部４０３の軸線６００方向における他端側（図７においては右側）に配置されている。また、制御基板３５は、軸線６００方向に見てモータ５のロータ５２及びステータ５３と減速用歯車３１１とに重なるように配置される。
【0080】
第五実施形態では、第一空間４０１に制御基板３５が配置されないため、第一空間４０１を広くとる必要がなく、第一空間４０１の省スペース化及びケース４のコンパクト化を図ることができる。また、モータ５と減速用歯車３１１との間の空間に制御基板３５を配置することにより、この空間を有効に活用し、制御基板３５の面積を大きくすることができる。
【0081】
次に、モータユニット３及び電動自転車１の第六実施形態について、図８に基づいて説明する。なお、第六実施形態に係るモータユニット３及び電動自転車１は、図３に示す第一実施形態に係るモータユニット３及び電動自転車１と大部分において同じであるため、以下においては、主に第一実施形態と異なる部分について説明する。
【0082】
第一実施形態では、ロータ５２、ステータ５３及び制御基板３５が配置される第一空間４０１と、減速用歯車３１１が配置される第二空間４０２と、に区切る区切部４０３を有していた。これに対し、第六実施形態では、区切部４０３が設けられていない。
【0083】
また、第一実施形態では、区切部４０３に凹部が形成され、この凹部に回転軸支持軸受５５１が挿入されていたのに対し、第六実施形態では、回転軸支持軸受５５１が、第２分割体４２の内面に形成される凹部に挿入されている。また、制御基板３５は、軸線６００方向に見てモータ５のロータ５２及びステータ５３と減速用歯車３１１とに重なるように配置される。
【0084】
第六実施形態では、区切部４０３が設けられていないため、ケース４のコンパクト化を図ることができる。また、モータ５と減速用歯車３１１との間の空間に制御基板３５を配置することにより、この空間を有効に活用し、制御基板３５の面積を大きくすることができる。
【0085】
次に、モータユニット３及び電動自転車１の第七実施形態について、図９に基づいて説明する。なお、第七実施形態に係るモータユニット３及び電動自転車１は、図８に示す第六実施形態に係るモータユニット３及び電動自転車１と大部分において同じであるため、以下においては、主に第一実施形態と異なる部分について説明する。
【0086】
第六実施形態では、磁石５９が設けられていたのに対し、第七実施形態では、磁石５９が設けられていない。ロータ回転検出部５８としてのホールＩＣが検知する磁力は、ロータ５２が有する磁石に起因する磁力である。また、制御基板３５は、軸線６００方向に見てモータ５のロータ５２及びステータ５３と減速用歯車３１１とに重なるように配置される。
【0087】
第七実施形態では、磁石５９が設けられていないため、モータユニット３及び電動自転車１における部品点数の削減、軽量化、低コスト化を図ることができる。また、モータ５と減速用歯車３１１との間の空間に制御基板３５を配置することにより、この空間を有効に活用し、制御基板３５の面積を大きくすることができる。
【0088】
次に、モータユニット３及び電動自転車１の第八実施形態について、図１０に基づいて説明する。なお、第八実施形態に係るモータユニット３及び電動自転車１は、図３に示す第一実施形態に係るモータユニット３及び電動自転車１と大部分において同じであるため、以下においては、主に第一実施形態と異なる部分について説明する。
【0089】
第一実施形態では、油除け部４７の回転軸５１の先端と対向する部分は平坦であるのに対し、第八実施形態では、油除け部４７の回転軸５１の先端と対向する部分は、回転軸５１の先端から離れる方に膨らむ湾曲部４７１となっている。湾曲部４７１は、例えば球面の一部、又は、筒面の一部をなすような湾曲した形状に形成される。湾曲部４７１が形成されることにより、回転軸５１を長くとることが可能となり、また、油除け部４７における曲げ剛性が向上する。
【0090】
次に、モータユニット３及び電動自転車１の第九実施形態について、図１１に基づいて説明する。なお、第九実施形態に係るモータユニット３及び電動自転車１は、図４に示す第二実施形態に係るモータユニット３及び電動自転車１と大部分において同じであるため、以下においては、主に第二実施形態と異なる部分について説明する。
【0091】
第二実施形態では、油除け部４７の回転軸５１の先端と対向する部分は平坦であるのに対し、第九実施形態では、油除け部４７の回転軸５１の先端と対向する部分は、回転軸５１の先端から離れる方に膨らむ湾曲部４７１となっている。湾曲部４７１は、例えば球面の一部、又は、筒面の一部をなすような湾曲した形状に形成される。湾曲部４７１が形成されることにより、回転軸５１を長くとることが可能となり、また、油除け部４７における曲げ剛性が向上する。
【0092】
次に、第一実施形態～第九実施形態の変形例について説明する。
【0093】
回転検出部３４及びロータ回転検出部５８は、ホールＩＣを有するものではなく、いわゆる光センサを有するものであってもよい。この場合、第２入力体７２の外周面に、回転体が、第２入力体７２と一体に回転するように固定される。回転体は、被検出部として、周方向に一定間隔で歯部及び歯部の間に形成される通光部を有する。また、検出部として、回転体の歯部を左右から挟むように光センサが配置される。光センサは、歯部の左側に配置される出光部と、歯部の右側に配置される受光部と、を有する。
【0094】
第一実施形態～第九実施形態に係るモータユニット３は、いわゆる二軸式のモータユニットであり、第１出力体８と、第１出力体８と独立した第２出力体３１０を有するものであった。これに対し、モータユニット３は、いわゆる一軸式のモータユニットであってもよい。図１２に基づいて一軸式のモータユニットについて説明する。
【0095】
本変形例に係る一軸式のモータユニットは、出力体として第２出力体３１０を有さずに出力体８のみを有する点と、減速機構３１において第一実施形態～第九実施形態と異なる。
【0096】
出力体８は、軸線６００方向において入力体７と重なっている部分において、外周面側にウェブ８１と、リム８２と、を有する。ウェブ８１は、径方向の外側に向けて突出する。リム８２は、ウェブ８１の径方向の外端部に連続する。リム８２の軸線６００方向の長さは、ウェブ８１の軸線６００方向の長さよりも長い。リム８２は、外周面に、減速機構３１に噛み合う歯部８３を有する。
【0097】
減速機構３１は、ケース４内に収容され、モータ５の回転を減速して出力体８に伝達する。減速機構３１は、第１伝達歯車３１５と、第２伝達歯車３１６と、を有する。第１伝達歯車３１５の外径は、第２伝達歯車３１６の外径よりも大きい。第１伝達歯車３１５の歯数は、第２伝達歯車３１６の歯数よりも多い。
【0098】
第１伝達歯車３１５は、モータ５の回転軸５１の回転力によって回転する。本変形例では、第１伝達歯車３１５は、筒状をした部材により構成され、外周面にモータ５の回転軸５１に形成された歯部５４と噛み合う歯部が形成されている。第１伝達歯車３１５は、減速機構３１が有する伝達回転軸３１０１の外周面に沿って配置される。本変形例では、第１伝達歯車３１５は、モータ５の回転軸５１から直接回転力を受ける構成としたが、間に歯車を介してもよい。
【0099】
伝達回転軸３１０１は、軸線方向が左右方向を向くように、回転可能にケース４に収容される。伝達回転軸３１０１は、モータ５の回転軸５１と入力軸体６０との間に位置し、左右方向においては、回転軸５１のステータ５３から右方に突出している部分と略同じ位置に配置される。伝達回転軸３１０１の左端部は、第１分割体４１に配置された伝達回転軸支持軸受３１７１に支持され、伝達回転軸３１０１の右端部は、第２分割体４２に配置された伝達回転軸支持軸受３１７２に支持される。なお、回転軸５１及び伝達回転軸３１０１（更に言えばモータ５及び減速機構３１）は、入力軸体６０から見て、軸線６００回りの任意の位置に適宜配置される。
【0100】
第１伝達歯車３１５は、ワンウェイクラッチ３１８を介して伝達回転軸３１０１に連結される。ワンウェイクラッチ３１８は、第１伝達歯車３１５に、加速方向の回転力がかかる場合にこの回転力を伝達回転軸３１０１に伝達し、加速方向と反対方向の回転力がかかる場合にはこの回転力を伝達回転軸３１０１に伝達しない。また、伝達回転軸３１０１に、加速方向の回転力がかかる場合にこの回転力を第１伝達歯車３１５に伝達しない。
【0101】
伝達回転軸３１０１のワンウェイクラッチ３１８が固定された部分の右側に、第２伝達歯車３１６が伝達回転軸３１０１と一体に回転するように固定される。第２伝達歯車３１６は、伝達回転軸３１０１を介して第１伝達歯車３１５から受ける回転力を、出力体８が有する歯部８３に伝達する。第２伝達歯車３１６は、外周面に、出力体８のリム８２に形成される歯部８３に噛み合う歯部３１９を有する。
【0102】
制御基板３５には、図示しないが、ロータ５２の単位時間当たりの回転数を検出するためのロータ回転検出部として、ホールＩＣが実装されているが、ロータ回転検出部は任意の構成であり、設けられなくてもよい。ロータ回転検出部に検知される磁石として、回転軸と一体的に回転するディスク状をした磁石が設けられる。なお、ディスク状をした磁石は設けられず、ロータ回転検出部は、ロータ５２が有する磁石に起因する磁力を検知してもよい。
【0103】
制御基板３５は、軸線６００方向において第１伝達歯車３１５の一端側（図１２においては左側）に配置される。更に説明を加えると、制御基板３５は、ステータ５３の他端側（図１２においては右側）に配置され、ステータ５３と第１伝達歯車３１５の間に配置されている。また、制御基板３５は、軸線６００方向に見て、モータ５のステータ５３とは重ならずロータ５２とは重なるように配置されているが、ロータ５２及びステータ５３の両方と重なるように配置されてもよいし、ロータ５２とは重ならずステータ５３とは重なるように配置されてもよい。
【0104】
また、制御基板３５は、軸線６００方向においてロータ５２及びステータ５３の一端側（図１２においては左側）に配置されてもよい。
【0105】
また、ケース４内の空間を、ロータ５２及びステータ５３が配置される空間と、減速機構３１（第１伝達歯車３１５及び第２伝達歯車３１６）が配置される空間と、に区切る区切部を有してもよい。この場合、制御基板３５は、ロータ５２及びステータ５３が配置される空間に配置されてもよいし、減速機構３１が配置される空間に配置されてもよい。
【0106】
運転者が、電動自転車１のペダル１８１を漕ぐことにより、入力軸体６０に、加速方向の回転力がかかる。入力軸体６０が回転すると、第１入力体７１及び第２入力体７２は、入力軸体６０と一体に回転する。第２入力体７２の加速方向の回転力は、ワンウェイクラッチ３２を介して出力体８に加速方向の回転力がかかり、出力体８及び前側のスプロケット１９１は加速方向に回転する。前側のスプロケット１９１が加速方向に回転すると、チェーン１９３を介して後側のスプロケット１９２に加速方向の回転力がかかり、後側のスプロケット１９２及び後輪１１２が加速方向に回転する。これにより、電動自転車１は進行方向に進行する。
【0107】
また、電動自転車１が人力で進行方向に進行中に、モータ５からの回転力を補助力として出力体８に加えることができる。以下に詳しく説明する。モータ５の回転軸５１が加速方向に回転すると、モータ５の回転軸５１と噛み合う第１伝達歯車３１５が加速方向に回転する。第１伝達歯車３１５が加速方向の回転力は、ワンウェイクラッチ３１８を介して伝達回転軸３１０１及び伝達回転軸３１０１に固定される第２伝達歯車３１６に伝達され、第２伝達歯車３１６は加速方向に回転する。第２伝達歯車３１６の加速方向の回転力は、第２伝達歯車３１６と噛み合う出力体８に伝達される。すなわち、出力体８は、入力体７からの人力の回転力と、モータ５からの回転力とが合わさる合力体として機能する。
【0108】
また、電動自転車１が人力で進行方向に進行中に、モータ５を駆動させない場合について説明する。この場合、出力体８が加速方向に回転しているため、出力体８と噛み合う第２伝達歯車３１６及び伝達回転軸３１０１は加速方向に回転するが、伝達回転軸３１０１の加速方向の回転力は、ワンウェイクラッチ３１８により第１伝達歯車３１５に伝達しない。これにより、モータ５を駆動させない場合に、回転軸５１及びロータ５２が回転するのが阻止される。
【0109】
なお、この変形例に係る一軸式のモータユニット３は、モータ５の回転軸５１の軸心と入力軸体６０の軸心とが略平行であるが、モータ５の回転軸５１の軸心と入力軸体６０の軸心とが平行なものに限定されない。例えば、モータ５の回転軸５１の軸心が入力軸体６０の軸心に対して略垂直になるようにモータ５を設けてもよい。この場合であっても、モータ５の出力は減速機構３１を介して出力体８へ伝達される。この場合、モータ５の出力を出力体８へ伝達する機構として、上記減速機構３１に傘歯車等を用いる。なお、減速機構の構造は傘歯車を用いるものに限定されない。
【0110】
以上、述べた第一実施形態～第九実施形態およびその変形例から明らかなように、第１の態様のモータユニット（３）は、ケース（４）と、入力軸体（６０）と、出力体（８）と、モータ（５）と、減速用歯車（３１１）と、制御基板（３５）と、を備える。入力軸体（６０）は、軸線（６００）方向にケース（４）を貫通して軸線（６００）回りに回転可能に配置される。出力体（８）は、入力軸体（６０）の外周面に沿って軸線（６００）回りに回転可能に配置され、入力軸体（６０）の回転力によって回転可能である。モータ（５）は、ケース（４）内に収容され、ロータ（５２）及びステータ（５３）を有する。減速用歯車（３１１）は、ケース（４）内に収容され、モータ（５）の回転を減速して伝達する。制御基板（３５）は、ケース（４）内に収容され、モータ（５）を制御する。制御基板（３５）は、軸線（６００）方向において減速用歯車（３１１）の一端側に配置される。出力体（８）は、入力軸体（６０）の軸線（６００）方向の一端側と反対の他端側に配置される。
【0111】
第１の態様によれば、ロータ（５２）及びステータ（５３）と、制御基板（３５）との間の距離を短くすることができる。この結果、ロータ（５２）及びステータ（５３）と、制御基板（３５）との間に接続される配線の長さを短くすることができ、配線を介した給電における電力損失が低減され、モータ（５）の駆動効率が向上する。また、配線が短くなるため配線にかかる費用が低減され、配線を這わせやすくなる。
【0112】
第２の態様のモータユニット（３）は、ケース（４）と、入力軸体（６０）と、減速用歯車（３１１）と、モータ（５）と、制御基板（３５）と、を備える。入力軸体（６０）は、軸線（６００）方向にケース（４）を貫通して軸線（６００）回りに回転可能に配置される。減速用歯車（３１１）は、ケース（４）内に収容され、モータ（５）の回転を減速して伝達する。モータ（５）は、ロータ（５２）及びステータ（５３）を有し、ケース（４）内の軸線（６００）方向において減速用歯車（３１１）の一端側にロータ（５２）及びステータ（５３）が収容される。制御基板（３５）は、ケース（４）内に収容され、モータ（５）を制御する。制御基板（３５）は、軸線（６００）方向において減速用歯車（３１１）の一端側に配置される。
【0113】
第２の態様によれば、ロータ（５２）及びステータ（５３）と、制御基板（３５）との間の距離を短くすることができる。この結果、ロータ（５２）及びステータ（５３）と、制御基板（３５）との間に接続される配線の長さを短くすることができ、配線を介した給電における電力損失が低減され、モータ（５）の駆動効率が向上する。また、配線が短くなるため配線にかかる費用が低減され、配線を這わせやすくなる。
【0114】
第３の態様では、第１又は第２の態様との組み合わせにより実現され得る。第３の態様では、制御基板（３５）は、モータ（５）を制御する制御部を有する。
【0115】
第３の態様によれば、モータ（５）を制御する制御部を有する制御基板（３５）と、ロータ（５２）及びステータ（５３）との距離を短くすることができる。
【0116】
第４の態様では、第１又は第２の態様との組み合わせにより実現され得る。第４の態様では、制御基板（３５）は、モータ（５）に電力を供給するスイッチング素子とマイクロコンピュータとのうちのいずれかが実装されたものである。
【0117】
第４の態様によれば、モータ（５）に電力を供給するスイッチング素子とマイクロコンピュータとのうちのいずれかが実装された制御基板（３５）と、ロータ（５２）及びステータ（５３）との距離を短くすることができる。
【0118】
第５の態様では、第１～第４のいずれかの態様との組み合わせにより実現され得る。第５の態様では、モータユニット（３）は、ロータ（５２）の外周面に固定される磁石（５９）を更に備える。制御基板（３５）は、軸線（６００）方向においてステータ（５３）と減速用歯車（３１１）の間で、かつ、軸線（６００）方向に見てステータ（５３）、減速用歯車（３１１）及び磁石（５９）と重なるように配置される。
【0119】
第５の態様によれば、ロータ（５２）の回転に伴う磁力の変化が大きくなる。
【0120】
第６の態様では、第５の態様との組み合わせにより実現され得る。第６の態様では、制御基板（３５）は、軸線（６００）方向に見てモータ（５）のステータ（５３）と減速用歯車（３１１）とに重なるように配置される。
【0121】
第６の態様によれば、モータ（５）と減速用歯車（３１１）との間の空間に制御基板（３５）を配置することにより、この空間を有効に活用することができる。
【0122】
第７の態様では、第５の態様との組み合わせにより実現され得る。第７の態様では、制御基板（３５）は、軸線（６００）方向に見てモータ（５）のロータ（５２）と減速用歯車（３１１）とに重なるように配置される。
【0123】
第７の態様によれば、モータ（５）と減速用歯車（３１１）との間の空間に制御基板（３５）を配置することにより、この空間を有効に活用することができる。
【0124】
第８の態様では、第１～第７のいずれかの態様との組み合わせにより実現され得る。第８の態様では、制御基板（３５）は、ロータ（５２）の回転を検出するためのロータ回転検出部（５８）を有する。
【0125】
第８の態様によれば、制御基板（３５）は、ロータ（５２）の回転を検出することができる。
【0126】
第９の態様では、第８の態様との組み合わせにより実現され得る。第９の態様では、ロータ回転検出部（５８）は、ロータ（５２）の回転に伴う磁力の変化を検知するものである。
【0127】
第９の態様によれば、ロータ（５２）の回転に伴って磁力が変化するものにおいて、ロータ（５２）の回転を検出することができる。
【0128】
第１０の態様では、第１～第９のいずれかの態様との組み合わせにより実現され得る。第１０の態様では、ケース（４）は、ロータ（５２）、ステータ（５３）及び制御基板（３５）が配置される第一空間（４０１）と、減速用歯車（３１１）が配置される第二空間（４０２）と、に区切る区切部（４０３）を有する。
【0129】
第１０の態様によれば、区切部（４０３）により、歯部（５４）に注油される潤滑油やグリースが飛散して制御基板（３５）に付着するのが抑制される。
【0130】
第１１の態様では、第１０の態様との組み合わせにより実現され得る。第１１の態様では、制御基板（３５）は、軸線（６００）方向においてステータ（５３）の一端側と反対の他端側に配置される。
【0131】
第１１の態様によれば、制御基板（３５）を減速用歯車（３１１）に近づけることができ、特に制御基板（３５）を減速用歯車（３１１）から遠ざける必要がない場合に、より一層の小型化を図りやすくなる。
【0132】
第１２の態様では、第１０の態様との組み合わせにより実現され得る。第１２の態様では、制御基板（３５）は、軸線（６００）方向においてステータ（５３）の一端側に配置される。
【0133】
第１２の態様によれば、制御基板（３５）を減速用歯車（３１１）から遠ざけることができ、特に制御基板（３５）における発熱量が大きい場合に、発熱量が大きい減速用歯車（３１１）から制御基板（３５）を遠ざけて制御基板（３５）の発熱性を向上させやすくなる。
【0134】
第１３の態様の電動自転車（１）は、第１～第１２のいずれかの態様のモータユニット（３）を備える。
【0135】
第１３の態様によれば、ロータ（５２）及びステータ（５３）と、制御基板（３５）との間の距離が短い電動自転車（１）とすることができる。
【0136】
第１４の態様のモータユニット（３）は、ケース（４）と、入力軸体（６０）と、出力体（８）と、モータ（５）と、減速用歯車（３１１）と、制御基板（３５）と、を備える。入力軸体（６０）は、軸線（６００）方向にケース（４）を貫通して軸線（６００）回りに回転可能に配置される。出力体（８）は、入力軸体（６０）の外周面に沿って軸線（６００）回りに回転可能に配置され、入力軸体（６０）の回転力によって回転可能である。モータ（５）は、ケース（４）内に収容され、回転軸（５１）と、回転軸（５１）と一体に回転するロータ（５２）と、ステータ（５３）と、を有する。減速用歯車（３１１）は、ケース（４）内に収容され、モータ（５）の回転を減速して伝達する。制御基板（３５）は、ケース（４）内に収容され、モータ（５）を制御する。ロータ（５２）は、回転軸（５１）の方向において減速用歯車（３１１）と制御基板（３５）との間に配置される。
【符号の説明】
【0137】
１ 電動自転車
３ モータユニット
３１１ 減速用歯車
３５ 制御基板
４ ケース
４０１ 第一空間
４０２ 第二空間
４０３ 区切部
５ モータ
５２ ロータ
５３ ステータ
５８ ロータ回転検出部
５９ 磁石
６０ 入力軸体
６００ 軸線
３ モータユニット
３１１ 減速用歯車
３５ 制御基板
４ ケース
４０１ 第一空間
４０２ 第二空間
４０３ 区切部
５ モータ
５２ ロータ
５３ ステータ
５８ ロータ回転検出部
５９ 磁石
６０ 入力軸体
６００ 軸線
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【手続補正書】
【提出日】2024-08-30
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１分割体と前記第１分割体に固定される第２分割体とを有するケースと、
軸線方向に前記ケースを貫通して前記軸線回りに回転可能に配置される入力軸体と、
前記入力軸体の外周面に沿って前記軸線回りに回転可能に配置され、前記入力軸体の回転力によって回転可能な出力体と、
前記ケース内に収容され、回転軸と、ロータ及びステータを有するモータと、
前記ケース内に収容され、前記モータの回転を減速して伝達する減速用歯車と、
前記ケース内に収容され、前記ロータの回転を検出するロータ回転検出部を有して前記モータを制御する基板と、
前記モータと異なる回転軸心を有し、前記減速用歯車が配置される伝達回転軸と、
を備え、
前記第１分割体に、前記入力軸体を回転可能に支持する第１軸受が設けられ、
前記第２分割体に、前記入力軸体を回転可能に支持する第２軸受が設けられ、
前記回転軸は中間部を回転軸支持軸受に回転可能に支持され、
前記伝達回転軸は第１伝達回転軸支持軸受および第２伝達回転軸支持軸受に支持され、
前記基板は、前記軸線方向において前記減速用歯車の一端側に配置され、
前記減速用歯車、前記第１伝達回転軸支持軸受および前記第２伝達回転軸支持軸受は、前記第１分割体と前記第２分割体とを合わせることで形成される空間に配置される
モータユニット。
軸線方向に前記ケースを貫通して前記軸線回りに回転可能に配置される入力軸体と、
前記入力軸体の外周面に沿って前記軸線回りに回転可能に配置され、前記入力軸体の回転力によって回転可能な出力体と、
前記ケース内に収容され、回転軸と、ロータ及びステータを有するモータと、
前記ケース内に収容され、前記モータの回転を減速して伝達する減速用歯車と、
前記ケース内に収容され、前記ロータの回転を検出するロータ回転検出部を有して前記モータを制御する基板と、
前記モータと異なる回転軸心を有し、前記減速用歯車が配置される伝達回転軸と、
を備え、
前記第１分割体に、前記入力軸体を回転可能に支持する第１軸受が設けられ、
前記第２分割体に、前記入力軸体を回転可能に支持する第２軸受が設けられ、
前記回転軸は中間部を回転軸支持軸受に回転可能に支持され、
前記伝達回転軸は第１伝達回転軸支持軸受および第２伝達回転軸支持軸受に支持され、
前記基板は、前記軸線方向において前記減速用歯車の一端側に配置され、
前記減速用歯車、前記第１伝達回転軸支持軸受および前記第２伝達回転軸支持軸受は、前記第１分割体と前記第２分割体とを合わせることで形成される空間に配置される
モータユニット。
【請求項2】
前記出力体は、前記入力軸体の前記軸線方向の前記一端側と反対の他端側に配置される
請求項１に記載のモータユニット。
請求項１に記載のモータユニット。
【請求項3】
前記回転軸支持軸受は第１回転軸支持軸受と第２回転軸支持軸受とを含み、
前記第１分割体に、前記第１回転軸支持軸受が設けられ、
前記第１分割体に取り付けられる軸受保持部材に、前記第２回転軸支持軸受が設けられる
請求項１又は２に記載のモータユニット。
前記第１分割体に、前記第１回転軸支持軸受が設けられ、
前記第１分割体に取り付けられる軸受保持部材に、前記第２回転軸支持軸受が設けられる
請求項１又は２に記載のモータユニット。
【請求項4】
前記軸受保持部材は前記モータを収容するモータカップである
請求項３に記載のモータユニット。
請求項３に記載のモータユニット。
【請求項5】
前記基板は前記入力軸体の回転数を検出する回転検出部を有する
請求項１～４のいずれか一項に記載のモータユニット。
請求項１～４のいずれか一項に記載のモータユニット。
【請求項6】
前記回転軸支持軸受は前記回転軸の中間部を支持する
請求項１～５のいずれか一項に記載のモータユニット。
請求項１～５のいずれか一項に記載のモータユニット。
【請求項7】
前記基板は前記中間部よりも前記軸線方向における一端側に配置される
請求項６に記載のモータユニット。
請求項６に記載のモータユニット。
【請求項8】
前記基板は前記軸線方向において前記ステータと前記減速用歯車との間に配置される
請求項６のいずれか一項に記載のモータユニット。
請求項６のいずれか一項に記載のモータユニット。
【請求項9】
請求項１～８のいずれか一項に記載のモータユニットを含む
電動自転車。
電動自転車。
【手続補正書】
【提出日】2024-09-09
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１分割体と前記第１分割体に固定される第２分割体とを有するケースと、
軸線方向に前記ケースを貫通して前記軸線回りに回転可能に配置される入力軸体と、
前記入力軸体の外周面に沿って前記軸線回りに回転可能に配置され、前記入力軸体の回転力によって回転可能な出力体と、
前記ケース内に収容され、回転軸と、ロータ及びステータを有するモータと、
前記ケース内に収容され、前記モータの回転を減速して伝達する減速用歯車と、
前記ケース内に収容され、前記ロータの回転を検出するロータ回転検出部を有して前記モータを制御する基板と、
前記モータと異なる回転軸心を有し、前記減速用歯車が配置される伝達回転軸と、
を備え、
前記第１分割体に、前記入力軸体を回転可能に支持する第１軸受が設けられ、
前記第２分割体に、前記入力軸体を回転可能に支持する第２軸受が設けられ、
前記回転軸は回転軸支持軸受に回転可能に支持され、
前記伝達回転軸は第１伝達回転軸支持軸受および第２伝達回転軸支持軸受に支持され、
前記基板は、前記軸線方向において前記減速用歯車の一端側に配置され、
前記減速用歯車、前記第１伝達回転軸支持軸受および前記第２伝達回転軸支持軸受は、前記第１分割体と前記第２分割体とを合わせることで形成される空間に配置される
モータユニット。
軸線方向に前記ケースを貫通して前記軸線回りに回転可能に配置される入力軸体と、
前記入力軸体の外周面に沿って前記軸線回りに回転可能に配置され、前記入力軸体の回転力によって回転可能な出力体と、
前記ケース内に収容され、回転軸と、ロータ及びステータを有するモータと、
前記ケース内に収容され、前記モータの回転を減速して伝達する減速用歯車と、
前記ケース内に収容され、前記ロータの回転を検出するロータ回転検出部を有して前記モータを制御する基板と、
前記モータと異なる回転軸心を有し、前記減速用歯車が配置される伝達回転軸と、
を備え、
前記第１分割体に、前記入力軸体を回転可能に支持する第１軸受が設けられ、
前記第２分割体に、前記入力軸体を回転可能に支持する第２軸受が設けられ、
前記回転軸は回転軸支持軸受に回転可能に支持され、
前記伝達回転軸は第１伝達回転軸支持軸受および第２伝達回転軸支持軸受に支持され、
前記基板は、前記軸線方向において前記減速用歯車の一端側に配置され、
前記減速用歯車、前記第１伝達回転軸支持軸受および前記第２伝達回転軸支持軸受は、前記第１分割体と前記第２分割体とを合わせることで形成される空間に配置される
モータユニット。
【請求項2】
前記出力体は、前記入力軸体の前記軸線方向の前記一端側と反対の他端側に配置される
請求項１に記載のモータユニット。
請求項１に記載のモータユニット。
【請求項3】
前記回転軸支持軸受は第１回転軸支持軸受と第２回転軸支持軸受とを含み、
前記第１分割体に、前記第１回転軸支持軸受が設けられ、
前記第１分割体に取り付けられる軸受保持部材に、前記第２回転軸支持軸受が設けられる
請求項１又は２に記載のモータユニット。
前記第１分割体に、前記第１回転軸支持軸受が設けられ、
前記第１分割体に取り付けられる軸受保持部材に、前記第２回転軸支持軸受が設けられる
請求項１又は２に記載のモータユニット。
【請求項4】
前記軸受保持部材は前記モータを収容するモータカップである
請求項３に記載のモータユニット。
請求項３に記載のモータユニット。
【請求項5】
前記基板は前記入力軸体の回転数を検出する回転検出部を有する
請求項１～４のいずれか一項に記載のモータユニット。
請求項１～４のいずれか一項に記載のモータユニット。
【請求項6】
前記回転軸支持軸受は前記回転軸の中間部を支持する
請求項１～５のいずれか一項に記載のモータユニット。
請求項１～５のいずれか一項に記載のモータユニット。
【請求項7】
前記基板は前記中間部よりも前記軸線方向における一端側に配置される
請求項６に記載のモータユニット。
請求項６に記載のモータユニット。
【請求項8】
前記基板は前記軸線方向において前記ステータと前記減速用歯車との間に配置される
請求項６のいずれか一項に記載のモータユニット。
請求項６のいずれか一項に記載のモータユニット。
【請求項9】
請求項１～８のいずれか一項に記載のモータユニットを含む
電動自転車。
電動自転車。