| 【発明の名称】 |
ハブインモータ |
| 【発明者】 |
【氏名】金子 良司
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| 【要約】 |
【課題】タイヤを保持するハブの内径側に収容されるハブインモータにおいて、小径のホイールに適し、小型化に適し、構造を単純にして組立性および整備性を向上させる。
【解決手段】タイヤを保持するハブの内径側に収容されるハブインモータにおいて、タイヤ幅方向の中心付近を通るタイヤ回転面に対して車体幅方向の一側に偏位させてタイヤの回転中心軸上に保持された円筒状の界磁鉄心と、この界磁鉄心の反偏位側および偏位側の端面にそれぞれ固定された前蓋および後蓋と、界磁鉄心の内径側に位置し前蓋および後蓋に回転自在に保持されてタイヤの回転中心軸上で回転するロータと、界磁鉄心の外周面に回転自在に支持され前蓋側が開口したハブと、前蓋に固定されロータの回転を減速してハブに伝える減速機を保持する減速機保持板と、この減速機保持板に回転自在に保持され外周がハブの開口縁に固定された外蓋とを備える。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 タイヤを保持するハブの内径側に収容されるハブインモータにおいて、タイヤ幅方向の中心付近を通るタイヤ回転面に対して車体幅方向の一側に偏位させてタイヤの回転中心軸上に保持された円筒状の界磁鉄心と、この界磁鉄心の反偏位側および偏位側の端面にそれぞれ固定された前蓋および後蓋と、前記界磁鉄心の内径側に位置し前記前蓋および後蓋に回転自在に保持されて前記タイヤの回転中心軸上で回転するロータと、前記界磁鉄心の外周面に回転自在に支持され前記前蓋側が開口したハブと、前記前蓋に固定され前記ロータの回転を減速して前記ハブに伝える減速機を保持する減速機保持板と、この減速機保持板に回転自在に保持され外周が前記ハブの開口縁に固定された外蓋とを備えることを特徴とするハブインモータ。
【請求項２】 ハブには、タイヤの車体幅方向他側のビード部を保持する耳部が一体に形成される一方、タイヤの車体幅方向の一側のビード部を保持するサイドリングが着脱可能に取付けられ、このサイドリングはハブを界磁鉄心に支持する軸受けの外輪を押さえる押さえ部材ともなっている請求項１のハブインモータ。
【請求項３】 減速機はロータ軸に噛合する減速大歯車と、この減速大歯車の車体幅方向の一側に一体に形成された減速小歯車とを備え、この減速小歯車がハブの内周に設けられたリング歯車に噛合する請求項１または２のハブインモータ。
【請求項４】 ハブを界磁鉄心に支持する軸受と、外蓋を減速機保持板に支持する軸受とは、前記タイヤ回転面を挟んで両側に振り分けられている請求項１〜３のいずれかのハブインモータ。
【請求項５】 モータは界磁に永久磁石を用いたブラシ付き直流モータであり、ブラシは後蓋に組付けられている請求項１〜４のいずれかのハブインモータ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電動車両などに用いられ車輪のハブにモータを組込んで一体化したハブインモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電気自動車などにおいて、電動モータを車輪のハブに組込むことが従来より提案されている。この種のモータはハブインモータあるいはホイールモータと呼ばれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のものはホイール径が大きく、小径のハブには適さないものであった。またホイール径を小さくすると、モータや減速機部分がタイヤ幅から大きく突出してしまい車体に取付けにくくなるという問題があった。さらに構造が複雑で組立性が悪く、整備もしにくいものであった。
【０００４】この発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、小径のホイールに適し、小型化に適し、構造を単純にして組立性および整備性を向上させることができるハブインモータを提供することを目的とする。
【０００５】
【発明の構成】この発明によれば第１の目的は、タイヤを保持するハブの内径側に収容されるハブインモータにおいて、タイヤ幅方向の中心付近を通るタイヤ回転面に対して車体幅方向の一側に偏位させてタイヤの回転中心軸上に保持された円筒状の界磁鉄心と、この界磁鉄心の反偏位側および偏位側の端面にそれぞれ固定された前蓋および後蓋と、前記界磁鉄心の内径側に位置し前記前蓋および後蓋に回転自在に保持されて前記タイヤの回転中心軸上で回転するロータと、前記界磁鉄心の外周面に回転自在に支持され前記前蓋側が開口したハブと、前記前蓋に固定され前記ロータの回転を減速して前記ハブに伝える減速機を保持する減速機保持板と、この減速機保持板に回転自在に保持され外周が前記ハブの開口縁に固定された外蓋とを備えることを特徴とするハブインモータ、により達成される。
【０００６】ハブにはタイヤの車体幅方向の他側のビードを保持する耳部を一体に形成する一方、タイヤの車体幅方向の一側のビードを保持するサイドリングをこのハブに着脱可能に取付け、このサイドリングの内周縁でハブを界磁鉄心に支持する軸受の外輪（アウターレース）を押さえるようにすることができる。この場合にはサイドリングを取外すことによりタイヤ交換を容易に行うことが可能になると共に、ハブの分解整備性が向上する。
【０００７】減速機は、ロータ軸に噛合する減速大歯車と、この減速小歯車の車体幅方向の一側に一体に形成した減速小歯車とを備え、この減速小歯車がハブの内周に設けられたリング歯車に噛合する構造とするのがよい。この場合にはロータと減速大歯車との間にできるロータ軸方向の間隙を利用して減速小歯車を収容することが可能になり、全体の小型化に適する。
【０００８】ハブを界磁鉄心に支持する軸受と、外蓋を減速機保持板に支持する軸受とを、タイヤ回転面を挟んで両側に振り分ければ、タイヤおよびハブに加わる荷重を両軸受でバランス良く分けて支えることができ、構造上無理が無いものとなる。
【０００９】モータは界磁に永久磁石を用いたブラシ付き直流モータとすることができ、この場合はブラシを後蓋に組付けることにより、ブラシの整備性を良くすることができる。ここに永久磁石は保磁力が大きく高い最大磁気エネルギー積が得られる焼結型ネオジム・鉄・ホウ素磁石が最も適する。
【００１０】
【実施態様】図１は本発明の一実施態様の縦断面図、図２はその後蓋側（車体幅方向内側）から見た左側面図、図３は同じく外蓋側（車体幅方向外側）から見た右側面図、図４はこの実施態様の適用例である立乗り電動スクータの側面図である。
【００１１】図４において、１０は１個の駆動後輪、１２は１個の操向前輪、１４は足置台、１６は操向ハンドル、１８は電池、２０はコントローラである。後輪１０はブラケット２２によって車体フレームに固定されている。後輪１０には後記するハブインモータ２４が組込まれている。ハンドル１６には運転者が操作するハンドルレバーが設けられている。コントローラ２０は、ハンドルレバーの操作量に対応して、ハブインモータ２４の駆動力を制御する。
【００１２】後輪１０は図１に示すようにハブインモータ２４の外周にタイヤ２６を取付けたものである。このハブインモータ２４は界磁に永久磁石を用いたブラシ付き直流モータ２８と、減速機３０と、ハブ３２とを一体化したものである。
【００１３】直流モータ２８は、円筒状の界磁鉄心（固定子鉄心、ヨーク、継鉄）３４と、この鉄心３４の前・後端面に固着される前蓋３６および後蓋３８と、鉄心３４内を貫通し前蓋３６および後蓋３８にそれぞれ軸受４０，４２で軸支されたロータ４４と、このロータ４４に設けられたコミュテータ（整流子）４６と、後蓋３８内に保持されたブラシ４８とを有する。鉄心３４の内周面には複数の永久磁石３５が固定されている。ここに鉄心３４はタイヤ２６の幅方向中心付近を通るタイヤ回転面Ａに対して車体の幅方向の一側すなわち内側（図１で左側）に偏位されて、タイヤ２６の回転中心軸Ｂ上に同軸に保持されている。
【００１４】前蓋３６は周方向に等間隔に位置する複数のボルト５０によって鉄心３４に固定される。後蓋３８は図２に示すように８本のボルト５２によって鉄心３４に固定される。なおこの後蓋３８には４つのねじ孔５４が等間隔に設けられている（図２）。車両側の後輪支持ブラケット例えば図４に示すブラケット２２（図示せず）は、この後蓋３８の後面３８Ａ（図１，図２）に当接され、さらにこのねじ孔５４に螺入されるボルト（図示せず）によって後蓋３８の後面３８Ａに固定される。
【００１５】ハブ３２は略円筒状であり、鉄心３４の外周に車体幅方向の他側すなわち外側（図１で右側）から取付けられる。ハブ３２の内端すなわち後蓋３８側の端は鉄心３４の外周に軸受５６によって支持されている。ここにハブ３２には、タイヤ２６の車体幅方向外側のビード部を保持する耳部５８が一体に形成される一方、タイヤ２６の車体幅方向内側のビード部を保持するサイドリング６０がハブ３２の車体幅方向内側の端面に６本のボルト６２（図２参照）によって固定されている。
【００１６】前記軸受５６の外輪（アウターレース）５６Ａは、このサイドリング６０の内径側の縁によりハブ３２に固定される。すなわちこのサイドリング６０は軸受５６の外輪の押さえ部材ともなっている。なお軸受５６の内輪（インナーレース）５６Ｂは鉄心３４の外周面に嵌合し、止め輪６４，６６により位置決めされている。
【００１７】減速機３０は、減速大歯車６８と減速小歯車７０とを一体成形した３個の減速歯車７２を持つ（図３参照）。各減速歯車７２は、減速小歯車７０をロータ４４側すなわち車体幅方向内側にして支軸７４に回転自在に保持される。ここに支軸７４は、前蓋３６と、この前蓋３６に固定した減速機保持板７６とに保持されている。なお前蓋３６には減速大歯車６８と干渉しない位置に３本の支柱７８（図１）が突設され、減速機保持板７６はこれらの支柱７８にボルト８０で固定される。
【００１８】前記ハブ３２の内周面にはリング歯車８２がスプライン８４により結合され、前記減速小歯車７０はこのリング歯車８２に内周側から噛合する。またロータ４４の軸すなわちロータ軸４４Ａは前蓋３６を貫通して突出し、この突出部分にはピニオン８６がスプライン８８により結合されている。このピニオン８６は減速大歯車６８に噛合している。
【００１９】このためロータ４４の回転は、ピニオン８６から減速大歯車６８に伝わり、減速小歯車７０からリング歯車８２を介してハブ３２に伝えられる。なお図３で８６Ａ、６８Ａ、７０Ａ、８２Ａは、それぞれピニオン８６、減速大歯車６８、減速小歯車７０、リング歯車８２の歯当たり円（ピッチ円）を示す。
【００２０】９０は外蓋である。この外蓋９０は内部が前記減速機保持板７６に軸受９２を介して保持される一方、外蓋９０の外周部は前記ハブ３２の開口縁すなわち耳部５８に６本のボルト９４（図３）によって固定される。ここに軸受９２は、タイヤ回転面Ａに対して車体幅方向内側に位置し、前記ハブ３２を支持する軸受５６はタイヤ回転面Ａに対して車体幅方向外側に位置する。
【００２１】
【発明の効果】請求項１の発明は以上のように、界磁鉄心をタイヤ回転面に対して車体幅方向の一側に偏位させ、この界磁鉄心の外周にハブを回転自在に支持し、界磁鉄心の車体幅方向の他側に固定される前蓋に減速機を保持する減速機保持板を固定し、この減速機保持板に保持された外蓋をハブの開口縁に固定したものであるから、モータと減速機とをハブ内に近接させて収容することが可能になり、全体の小型化が図れる。このため小径のホイールに適したものとなる。
【００２２】また界磁鉄心にハブを直接支持させると共に、減速機保持板に保持した外蓋でハブの開口縁を支持するようにしたから構造が単純になる。このため組立性が良くなる。また外蓋を取外すことにより減速機の点検・整備ができ、界磁鉄心の車体幅方向の一側の後蓋を取外すことによりモータの点検・整備ができることになり、整備性も良くなる。
【００２３】請求項２の発明は、タイヤの車体幅方向内側のビードを保持するサイドリングをハブに対して着脱可能とし、このサイドリングでハブを界磁鉄心に支持する軸受の外輪を押さえるようにしたものであるから、サイドリングを取外すことによりタイヤの交換が容易に行えると共に、ハブとモータの組立性および分解・整備性を向上させることができる。
【００２４】減速機は、ロータ軸に噛合する減速大歯車と、この減速大歯車の車体幅方向内側に一体に形成した減速小歯車とを備え、この減速小歯車をハブの内周に設けたリング歯車に噛合させる構造とすることができる（請求項３）。このようにすれば小径な減速小歯車をロータと減速大歯車の間に無駄な空隙を生じさせることなく収容することができ、全体の小型化に適する。
【００２５】ハブを界磁鉄心に支持する軸受けと、外蓋を減速機保持板に支持する軸受とを、タイヤ回転面を挟んで両側に振り分ければ、タイヤからハブに加わる荷重を両軸受にバランス良く分散させて支持することができ、耐久性向上に適する（請求項４）。モータは界磁に永久磁石、例えばネオジム系の磁石を用いたブラシ付き直流モータとすることにより、構造が非常に簡単になり、特にブラシを後蓋に組付ければこの後蓋を取外すことによりブラシの点検・整備も容易になる（請求項５）。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１９１８５８
【氏名又は名称】森山工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年９月２１日（１９９９．９．２１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８２２２３
【弁理士】
【氏名又は名称】山田 文雄 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−９５１１１（Ｐ２００１−９５１１１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年４月６日（２００１．４．６） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２６７３０２ |
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