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公開番号2025086344
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-06
出願番号2024204303
出願日2024-11-22
発明の名称ホイールハブ駆動構造
出願人個人
代理人個人
主分類B62M 6/65 20100101AFI20250530BHJP(鉄道以外の路面車両)
要約【課題】本発明は、不必要な動力損失や、振動騒音を低減し、さらに、ホイールハブの体積を減らすことのできるホイールハブ駆動構造を提供する。
【解決手段】ホイールハブ軸に設けられた電機ユニットと、ギアユニットと、外輪回転型入力ユニットと、ホイールハウジングからなる。電機ユニットの内カバー体は、軸管アームによりホイールハブ軸に固設できることで、モーターに通電し、ロータを作動させてホイールハウジングを駆動する際に、安定した反力を得ることができ、ホイールハブの初期駆動力を効果的に向上させ、不必要な動力損失を低減できる。同時に、電機ユニットのロータとギアユニットは、電機ユニットにおける出力スリーブの同軸上に設けられることで、ギアユニットの同心度を効果的に確保することができ、走行時の安定性が向上し、振動や騒音が低減する。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
ホイールハブ軸と、ホイールハウジングと、電機ユニットと、ギアユニットと、外輪回転型入力ユニットからなるホイールハブ駆動構造であって、
前記ホイールハウジングは、互いに覆い合うとともに、前記ホイールハブ軸の両端にそれぞれ設けられる第1ハブハウジングと第2ハブハウジングからなり、
前記電機ユニットは、内カバー体を備え、前記内カバー体の一側の外縁部は、前記ホイールハウジングの前記第1ハブハウジング内縁部に枢設されるとともに、前記内カバー体の軸心には、前記ホイールハブ軸に固設された軸管アームが形成され、さらに、前記内カバー体の内縁部には、内歯車が固設され、さらに、前記電機ユニットにおける前記内カバー体の前記軸管アームには、出力スリーブが枢着されるとともに、前記電機ユニットにおける前記内カバー体の内縁部と前記出力スリーブの外縁部には、相対するステータとロータがそれぞれ設けられ、さらに、前記出力スリーブの一端は、軸座段部と、輪座段部を備え、そのうち、前記軸座段部は、第3ベアリングと組み合わされて後述のギアユニットに相対して枢設され、前記輪座段部は、前記ギアユニットを固設且つ駆動し、
前記ギアユニットは、前記電機ユニットの前記出力スリーブ上に設けられ、前記ギアユニットは、外縁部が前記内カバー体の前記内歯車と同時に噛み合う少なくとも1つの遊星ギアユニットを備え、それにより、前記ギアユニットは、必要な減速比を提供するとともに、前記ギアユニットの一側は、前記出力スリーブの前記第3ベアリングに対応して支持されることで、前記ギアユニットは、前記電機ユニットと同じ軸心上で回転し、前記ギアユニットは、内輪回転型一方向ベアリングによって前記ホイールハウジングにおける前記第2ハブハウジングの内縁部に設けられ、それにより、前記電機ユニットは、前記ギアユニットが減速すると、前記ホイールハウジングを前進する方向に回転させ、
前記外輪回転型入力ユニットは、入力スリーブを備え、前記入力スリーブは、前記ホイールハブ軸における前記ホイールハウジングの外側に枢設されるとともに、前記入力スリーブは、外輪回転型一方向ベアリングにより、前記ホイールハウジング上に対応して設けられ、それにより、前記入力スリーブは、外部の力により、前記ホイールハウジングを前進する方向に回転させることを特徴とする、ホイールハブ駆動構造。
続きを表示（約 2,200 文字）【請求項２】
前記ホイールハブ軸の周縁は、複数の軸方向の歯ざおからなる凸歯部を備え、前記軸管アームの内周縁部は、対応する前記凸歯部の内孔凸歯部を備え、それにより、前記内カバー体は、前記軸管アームによって前記ホイールハブ軸上に噛み合わされて固設されることを特徴とする、請求項1に記載のホイールハブ駆動構造。
【請求項３】
前記内カバー体と前記ホイールハウジングにおける前記第1ハブハウジングの内縁部の間には、第1ベアリングが設けられ、前記ホイールハブ軸における前記内カバー体の前記軸管アームには、複数の第2ベアリングによって前記出力スリーブが枢着され、それにより、前記出力スリーブと前記ホイールハウジングは、前記内カバー体に対して同心状に自由に回転することを特徴とする、請求項1に記載のホイールハブ駆動構造。
【請求項４】
前記ホイールハウジングの前記第1ハブハウジングと前記第2ハブハウジングは、相対して結合された螺合部をそれぞれ備え、また、前記第1ハブハウジングと前記第2ハブハウジングのうち少なくとも1つの外周の両側の縁部は、自転車のリムのスポークを取り付けるためのスポーク取り付け部を備えることを特徴とする、請求項1に記載のホイールハブ駆動構造。
【請求項５】
前記ホイールハウジングのおける前記第2ハブハウジングの内縁部は、前記内輪回転型一方向ベアリングに対応するベアリング取り付け部を備えるとともに、前記第2ハブハウジングの軸心は、内部の前記ギアユニットを外縁部に取り付けるための軸心凸部を備え、さらに、前記軸心凸部の内縁部には、前記外輪回転型入力ユニットの前記外輪回転型一方向ベアリングが螺合されることを特徴とする、請求項4に記載のホイールハブ駆動構造。
【請求項６】
前記外輪回転型入力ユニットの前記入力スリーブにおける前記ホイールハウジングに対応する一端は、複数の軸方向の歯ざおからなる凸歯結合部を備えることで、前記外輪回転型一方向ベアリングが互いに噛み合うことを特徴とする、請求項1に記載のホイールハブ駆動構造。
【請求項７】
前記ギアユニットは、第1遊星ギアユニットと、第2遊星ギアユニットを備え、前記第1遊星ギアユニットは、前記出力スリーブの前記輪座段部に設けられる第1太陽歯車を備えるとともに、前記第1太陽歯車の周縁部には、複数の第1遊星歯車が囲むようにして噛み合い、各前記第1遊星歯車は、第1遊星ホイールフレームにそれぞれ枢設され、さらに、前記第1遊星ホイールフレームに枢設された各前記第1遊星歯車は、前記内歯車と同時に噛み合い、前記第2遊星ギアユニットは、前記第1遊星ホイールフレームに設けられる第2太陽歯車を備え、前記第2太陽歯車は、ベアリングによって前記ホイールハブ軸上に枢設され、さらに、前記第2太陽歯車の周縁部には、複数の第2遊星歯車が囲むようにして噛み合い、各前記第2遊星歯車は、第2遊星ホイールフレームの一側にそれぞれ枢設され、さらに、前記第2遊星ホイールフレームに枢設された各前記第2遊星歯車は、前記内歯車と同時に噛み合うことを特徴とする、請求項1に記載のホイールハブ駆動構造。
【請求項８】
前記第2遊星ホイールフレームの内縁部は、第4ベアリングにより前記ホイールハウジングに枢設され、それにより、前記ギアユニットは、前記電機ユニットによって駆動され前記ホイールハウジング内の同じ軸心上で回転することを特徴とする、請求項7に記載のホイールハブ駆動構造。
【請求項９】
前記第1遊星ギアユニットの前記第1遊星ホイールフレームにおける前記第2遊星ギアユニットに対応する一側の表面の軸心には、取り付けギア孔が形成され、前記第2遊星ギアユニットの前記第2太陽歯車は、前記取り付けギア孔に対応する取り付け内歯車を備えることを特徴とする、請求項7に記載のホイールハブ駆動構造。
【請求項１０】
前記ホイールハブ駆動構造は、フレーム上に設けられ、前記ホイールハブ軸は、軸線方向に延在する中心孔を備え、前記ホイールハブ軸の一端には、前記電機ユニットに電力を供給する電気コネクタと、第1取り付け嵌合ブロックが設けられるとともに、前記ホイールハブ軸の他端には、前記外輪回転型入力ユニットを押圧且つ係止する締め付けナットが螺合され、前記締め付けナットの外側には、第2取り付け嵌合ブロックが形成され、また、前記フレームは、互いに相対するフォーク軸を備え、複数の前記フォーク軸における相対する表面には、外側に開き口を備える取り付け嵌合溝がそれぞれ形成されるとともに、前記両側の取り付け嵌合溝は、相対する穿孔をそれぞれ備え、それにより、前記ホイールハブ軸の両端の前記第1取り付け嵌合ブロックと前記第2取り付け嵌合ブロックを、相対する前記取り付け嵌合溝内に嵌め込むとともに、クイックリリース軸棒を、前記ホイールハブ軸の前記中心孔に通すことにより、前記ホイールハブ駆動構造は、前記フレームの両側の前記フォーク軸の間に固設されることを特徴とする、請求項1～請求項9のいずれかに記載のホイールハブ駆動構造。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は電動自転車のホイールハブに関し、特に、モーターのステータが内カバー体によりホイールハブ軸上に固設されることで、モーターに通電してロータを作動させて前記ホイールハウジングを駆動する際に、安定した反力を得ることができ、それにより、初期駆動力を効果的に向上させ、不必要な動力損失を低減することのできる、駆動モーターを備えるホイールハブ駆動構造に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
電動アシスト自転車のホイールハブモーターは、インナーロータ式とアウターロータ式に分類される。そのうち、インナーロータ式のホイールハブモーターは、ステータがホイールハブの筺体に近い外側に設置されるため、コイルの熱が比較的容易に外部に発散される。ロータは、ホイールハブ軸に近い内側に設置されるため、回転慣性が小さく駆動しやすいという長所を備える。
【０００３】
現在の業界では、電動アシスト自転車に使用される様々なインナーロータ式ホイールハブモーターが開発されており、例えば、台湾特許第I455850号の「モーターを内部に備える自転車用のホイールハブ」、台湾特許第I680908号の「車輪における電動駆動ホイールハブシステム及び電動駆動ホイールハブシステムを含む車輪」、及び台湾特許第I770780号の「インナーロータ式ホイールハブ電機」等が挙げられる。上述の従来のホイールハブモーターの設計は、モーターが通電し駆動する際に、ステータの向きが不安定であることで、効果的に反力を得ることができず、不必要な動力損失が生じ、それにより、ホイールハブの初期駆動力が低下してしまう。同時に、減速用のギアユニットの同心度が不十分であることで、駆動中に振動や騒音が生じやすく、走行時の安定性に影響する。さらに、高い減速比が求められる場合、ホイールハブユニットの体積と重量が増加することで、騎乗者の負担が増大する。
【０００４】
言い換えると、従来のホイールハブ駆動構造には、構造設計上の欠点があり、反力不足、同心度不足等の問題が存在することで、動力損失及び騒音等の問題を引き起こしてしまう。高い減速比が求められる場合には、サイズが大きくなるとともに故障しやすくなる。従って、本発明は、これらの問題点を改善することを目的としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
台湾特許第I455850号明細書
台湾特許第I680908号明細書
台湾特許第I770780号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、モーターのステータが内カバー体によりホイールハブ軸上に固設されることで、モーターに通電してロータを作動させ前記ホイールハウジングを駆動する際に、安定した反力を得ることができ、それにより、ホイールハブの初期駆動力を効果的に向上させ、不必要な動力損失を低減することのできるホイールハブ駆動構造を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明は、さらに、ホイールハブにおけるギアユニットの同心度を効果的に確保できることで、走行時の安定性を高め、それにより、振動や騒音の問題を低減するとともに、さらに、ギアユニットによりホイールハブの体積を減らすことのできるホイールハブ駆動構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の主な目的を達成するため、本発明のホイールハブ駆動構造は、ホイールハブ軸上に、電機ユニットと、ギアユニットと、外輪回転型入力ユニットと、ホイールハウジングが設けられてなる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明における斜視外観図である。
本発明を別の角度から見た斜視外観図である。
本発明における主な構成部品の形態及びその相対関係を示した斜視分解図である。
本発明の構造におけるギアユニットの斜視分解図である。
本発明の構造における内輪回転型一方向ベアリングの斜視分解図である。
本発明における主な構成部品を組み立てた際の相対関係を示した側面断面図である。
本発明の図6におけるA-A断面線の一面の断面図である。
本発明の図6におけるB-B断面線の一面の断面図である。
本発明における内輪回転型一方向ベアリングが出力された電動アシストにより回転する状態を示した図6におけるC-C断面線の一面の断面図である。
本発明における内輪回転型一方向ベアリングが人力によって空回りする状態を示した図6におけるC-C断面線のもう一方の面の断面図である。
本発明を電動アシスト自転車のフレームに使用した場合の部分斜視分解図である。
本発明を電動アシスト自転車のフレームに使用した場合の部分斜視外観図である。
本発明を電動アシスト自転車のフレームに使用した場合の部分側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明のホイールハブ駆動構造は、電動アシスト自転車または電動自転車の駆動に使用される。図1、図2、及び図3に示す通り、本発明のホイールハブ駆動構造は、ホイールハブ軸10上に、電機ユニット20と、ギアユニット300と、外輪回転型入力ユニット60と、ホイールハウジング70が設けられてなる。
（【００１１】以降は省略されています）

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