CN102205868B - 辅助单元的电动机轴支撑结构 - Google Patents

Abstract

一种辅助单元的电动机轴支撑结构，其能够使电动机高输出化并能够抑制电动机的轴支撑结构复杂化，具有：辅助单元(16)、设置在一个壳体(52)内的无刷电动机(15)、设置在电动机轴(57)上的小齿轮(58)，以使小齿轮(58)位于左右壳体(51、52)内的方式将电动机轴(57)从单元壳体(50)的外侧插入左右壳体(51、52)中任一壳体的状态下，将无刷电动机(15)固定在单元壳体(50)内，电动机轴(57)为两点支撑结构，一端经由轴承(92)而支撑于电动机磁轭部(75)，另一端插入一个壳体(52)，并且另一端在小齿轮(58)的外端部位置支撑于另一壳体(51)，小齿轮(58)的齿面部的长度为，越过插入有电动机轴(57)的一个壳体(51)而延伸至无刷电动机(15)的转子(86)侧。

Description

辅助单元的电动机轴支撑结构

技术领域

本发明涉及电动辅助自行车中使用的辅助单元的电动机轴支撑结构。

背景技术

目前，已知在电动辅助自行车中配置有辅助单元、设置在辅助单元壳体内的电动机、设置在电动机的电动机轴上并将电动机的驱动力经由辅助单元传递至电动辅助自行车的后轮的小齿轮(例如，参考以下专利文献1)。

在专利文献1中公开的电动辅助自行车采用了三点支撑结构，即，在小齿轮上设置行星减速机构，并通过三个轴承在包含小齿轮附近部分在内的三个点支撑电动机轴。

专利文献1：(日本)特开平8-244669号公报

但是，在采用在小齿轮上未设置行星减速机构的简单结构的情况下，通常是由两个支点支撑电动机轴，使电动机轴的小齿轮部分为悬臂支撑状态。在该结构中，如果要增大辅助比(踏力的驱动轮驱动力与电动机驱动力的驱动轮驱动力的比)而使电动机的输出(转矩)增大以使骑行者更加轻松，则需要使小齿轮的齿面部长度增长，从而有效接受(传递)较大的转矩。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种能够使辅助用电动机高输出化(高转矩化)并能够抑制电动机的轴支撑结构复杂化的辅助单元的电动机轴支撑结构。

第一发明的辅助单元的电动机轴支撑结构具有：其具有：辅助单元，其配置在电动辅助自行车上且具有包含左右壳体的单元壳体；无刷电动机，其设置在所述左右壳体中的一个壳体内；小齿轮，其设置在所述无刷电动机的电动机轴上，将所述无刷电动机的驱动力经由所述辅助单元传递至所述电动辅助自行车的后轮；以使所述小齿轮位于所述左右壳体内的方式将所述电动机轴从所述单元壳体的外侧插入所述左右壳体中任一壳体的状态下，将所述无刷电动机固定在所述单元壳体内，所述辅助单元的电动机轴支撑结构的特征在于，所述电动机轴为两点支撑结构，一端经由轴承而支撑于保持所述无刷电动机的定子的电动机磁轭部，另一端插入所述左右壳体中的一个壳体，并且另一端在所述小齿轮的外端部位置支撑于所述左右壳体中的另一个壳体，所述小齿轮的齿面部的长度为，越过插入有所述电动机轴的所述一个壳体而延伸至所述无刷电动机的转子侧。

第二发明的辅助单元的电动机轴支撑结构是在第一发明的基础上，将支撑所述电动机轴的所述一端的轴承的容量设定为小于支撑所述另一端的轴承的容量。

第三发明的辅助单元的电动机轴支撑结构是在第一发明的基础上，使所述小齿轮的所述齿面部与设置在所述电动机轴上的磁极传感部件在轴向重叠。

第四发明的辅助单元的电动机轴支撑结构是在第一发明的基础上，使所述辅助单元具有：输出来自所述小齿轮的驱动力的输出轴、与所述输出轴相连结并与所述电动辅助自行车的车链啮合的输出轴链轮，使该输出轴经由轴承分别支撑于所述左右壳体，使所述另一个壳体侧的轴承的容量设定为大于所述一个壳体侧的轴承的容量。

第五发明的辅助单元的电动机轴支撑结构是在第一发明的基础上，使施加有人力的踏板曲柄轴经由轴承分别支撑于所述左右壳体，使所述另一个壳体侧的轴承的容量设定为大于所述一个壳体侧的轴承的容量。

根据第一发明，电动机轴为两点支撑结构，一端经由轴承而支撑于电动机磁轭部，另一端在小齿轮的外端部位置支撑于另一个壳体。由此，能够增长支撑跨度，确保支撑强度，简化电动机的轴支撑结构。从而，能够抑制电动机的轴支撑结构复杂化。

并且，小齿轮的齿面部的长度为，越过插入有电动机轴的一个壳体而延伸至无刷电动机的转子侧。由此，能够使小齿轮的齿面部的长度增长，实现有效接受(传递)较大的转矩的结构。从而，能够使电动机高输出化(高转矩化)并能够抑制电动机的轴支撑结构复杂化。

根据第二发明，通过减小因距小齿轮较远而负荷较小的电动机磁轭部侧(电动机轴的一端侧)的轴承的容量，能够使磁轭部小型化。并且，通过增大因距小齿轮较近而负荷较大的小齿轮侧(电动机轴的另一端侧)的轴承的容量，能够在小齿轮侧坚固且有效轴地支撑电动机轴。

根据第三发明，通过将磁极传感部件设置在电动机轴，能够延长小齿轮的齿面部的长度，并抑制电动机轴的全长增长。

根据第四发明，由于使另一个壳体侧的轴承容量增大，因此仅使该另一个壳体侧的规定部位的强度增强，就能够实现其他部位的轻量化。这样，由于能够对另一个壳体进行合理强度的设定，因此易于实现在电动机轴的坚固支撑与另一个壳体的轻量化两方面都表现优异的结构。

根据第五发明，由于使另一个壳体侧的轴承容量增大，因此能够对另一个壳体进行合理强度的设定。因此，易于实现在电动机轴的坚固支撑与另一个壳体的轻量化两方面都表现优异的结构。从而，易于实现在踏板曲柄轴的坚固支撑与另一个壳体的轻量化两方面都表现优异的结构。

附图说明

图1是本发明实施方式的电动辅助自行车的侧视图。

图2是本实施方式的电动机轴支撑结构的主要部分的放大侧视图。

图3是强调图2中驱动力相关结构的图。

图4是对本实施方式的电动机轴支撑结构，以通过踏板曲柄轴、电动机轴、输出轴及惰轮的方式剖开的剖视图。

图5是对本实施方式的电动机轴支撑结构，以通过沿驱动用控制基板及控制用控制基板的方式剖开的剖视图。

图6是辅助单元的左壳体的外侧立体图。

图7是辅助单元的左壳体的内侧立体图。

图8是辅助单元的右壳体的外侧立体图。

图9是辅助单元的右壳体的内侧立体图。

图10是强调图2中控制基板结构的图。

图11是无刷电动机的电动机磁轭部的外侧立体图。

图12是无刷电动机的电动机磁轭部的内侧立体图。

图13是表示图4所示电动机轴支撑结构的踏板曲柄轴17周围的局部放大图。

图14是表示图4所示电动机轴支撑结构的无刷电动机15周围的局部放大图。

图15是将图14进一步局部放大的局部放大图。

图16是表示图4所示电动机轴支撑结构的输出轴周围的局部放大图。

图17是表示使电动机磁轭部75及定子85从左壳体52中分离的状态的局部放大剖视图。

图18是左壳体52的电动机配置部523的左视图。

附图标记说明

1 电动辅助自行车

15 无刷电动机

16 辅助单元

17 踏板曲柄轴

22 车链

24 辅助链轮(输出轴链轮)

50 单元壳体

51 右壳体(右侧壳体)

52 左壳体(左侧壳体)

57 电动机轴

58 小齿轮

64 输出轴

68，69 输出轴承

75 电动机磁轭部

85 定子

86 转子

91，92 电动机轴承(轴承)

250 磁极传感装置(磁极传感部件)

WR 后轮

具体实施方式

以下，参考附图对本发明的优选实施方式进行说明。首先，参考图1至图4说明本发明的电动辅助自行车1的主要结构。图1是本发明实施方式的电动辅助自行车的侧视图。图2是本实施方式的电动机轴支撑结构的主要部分的放大侧视图。图3是强调图2中驱动力相关结构的图。图4是对本实施方式的电动机轴支撑结构，以通过踏板曲柄轴、电动机轴、输出轴及惰轮的方式剖开的剖视图。

另外，以下说明中对前后、左右及上下方向的描述，只要未特别说明均表示从骑行自行车的行人(骑行者)角度观察的方向。并且，图中箭头FR表示自行车前方、箭头LH表示自行车左方、箭头UP表示自行车上方。

如图1所示，电动辅助自行车1主要具有：车体框架2、前叉7、方向把8、后叉9、前轮WF、后轮WR、支柱10、车座柱12、电池13、无刷电动机15、辅助单元16、踏板曲柄轴17、曲柄18L，18R、踏板19L，19R、驱动链轮21、车链22、从动链轮23、输出轴链轮即辅助链轮24、惰轮25。

车体框架2具有：配置于车体框架2的前部且沿上下方向延伸的头管3、从头管3向后下方延伸的下管4、固定于下管4后端的支撑部件5、从支撑部件5向上竖起的车座管6。

前叉7向下方延伸，可转向的支撑于头管3。前轮WF轴支撑于前叉7的下端。方向把8一体连结设置在前叉7的上端。通过操纵方向把8能够使轴支撑于前叉7上的前轮WF转向。

左右一对的后叉9设置在支撑部件5的后方侧。左右一对的后叉9与支撑部件5一体构成，与地面大致平行地呈直线状向后方延伸。后轮WR轴支撑于左右一对的后叉9的后端之间，起到驱动轮的作用。左右一对的支柱10配置在车座管6的上部与左右一对的后叉9的后部之间。

车座柱12，其上端设有车座11，可调整车座11的上下位置地安装在车座管6中。电池13配置在车座管6的后侧部。电池支撑部件13A与车座管6的后侧部相连结，从下方支撑电池13。

辅助单元16与车体框架2相连结。辅助单元16具有旋转自如地支撑踏板曲柄轴17的作用、支撑无刷电动机15的作用等。辅助单元16通过三个吊挂部80A、80B、80C而与车体框架2相连结。详细地说，就是：前侧的吊挂部80A、80B用于使辅助单元16与支撑部件5相连接。后侧的吊挂部80C用于使辅助单元16与电池支撑部件13A相连结。

从电池13向无刷电动机15供给电力，无刷电动机15起到辅助转矩的发生源的作用。

如图1至图4所示，踏板曲柄轴17是被施以人力的轴，贯穿辅助单元16的第一收容空间501(随后详述)。踏板曲柄轴17经由曲柄轴承20R、20L等旋转自如地轴支撑于辅助单元16的单元壳体50。

曲柄18L、18R分别固定连结于踏板曲柄轴17的左端及右端。踏板19L、19R分别旋转自如地设置在曲柄18L、18R的前端部。踏板曲柄轴17、曲柄18L，18R、踏板19L，19R构成了曲柄踏板。在电动辅助自行车1中，骑乘电动辅助自行车1的骑行者的踏力经由踏板19L、19R及曲柄18L、18R传递至踏板曲柄轴17。从而，使踏板曲柄轴17旋转。

驱动链轮21经由外嵌在踏板曲柄轴17上的外嵌轴部件210(随后说明)而与踏板曲柄轴17相连结。踏板曲柄轴17的旋转经由外嵌轴部件210而传递至驱动链轮21，从而使驱动链轮21旋转。驱动链轮21的旋转经由车链22而传递至配置于后轮WR侧的从动链轮23。

辅助链轮24是使无刷电动机15产生的辅助转矩传递至车链22的链轮，设置于驱动链轮21的后方。

惰轮25用于使车链22相对于辅助链轮24的包角(巻き付け角)增大，设置在辅助链轮24的后方。

另外，在本实施方式中，利用链机构使踏力转矩及辅助转矩传递至从动链轮23，但也可取而代之，利用带机构使踏力转矩及辅助转矩传递至后轮WR。

下面，参考图2至图4及图5至图18对传递踏力转矩及辅助转矩的动力传递机构200进行说明。动力传递机构200包含本实施方式的电动机轴支撑结构。

图5是对本实施方式的电动机轴支撑结构，以通过沿驱动用控制基板及控制用控制基板的方式剖开的剖视图。图6是辅助单元的左壳体的外侧立体图。图7是辅助单元的左壳体的内侧立体图。图8是辅助单元的右壳体的外侧立体图。图9是辅助单元的右壳体的内侧立体图。图10是强调图2中控制基板结构的图。

图11是无刷电动机的电动机磁轭部的外侧立体图。图12是无刷电动机的电动机磁轭部的内侧立体图。图13是表示图4所示电动机轴支撑结构的踏板曲柄轴17周围的局部放大图。图14是表示图4所示电动机轴支撑结构的无刷电动机15周围的局部放大图。图15是将图14进一步局部放大的局部放大图。图16是表示图4所示电动机轴支撑结构的输出轴周围的局部放大图。图17是表示使电动机磁轭部75及定子85从左壳体52中分离的状态的局部放大剖视图。图18是左壳体52的电动机配置部523的左视图。

如图2至图12所示，动力传递机构200具有：具有包含右壳体51及左壳体52的单元壳体50的辅助单元16、设置于左壳体52内的无刷电动机15、设置在无刷电动机15的电动机轴57上的小齿轮58。并且，辅助单元16具有：与小齿轮58啮合的减速从动齿轮63、与减速从动齿轮63相连结并输出来自小齿轮58的驱动力的输出轴64、与输出轴64相连结并与电动辅助自行车1的车链22啮合的辅助链轮24。

动力传递机构200使无刷电动机15的驱动力经由小齿轮58、辅助单元16(减速从动齿轮63、输出轴64、辅助链轮24)、车链22等传递至电动辅助自行车1的后轮WR。

动力传递机构200主要起到以下作用：旋转自如地轴支撑踏板曲柄轴17、支撑无刷电动机15、使无刷电动机15产生的旋转减速并使辅助链轮24产生辅助转矩、旋转自如地轴支撑惰轮25。

动力传递机构200的外壳主要由具有右壳体51及左壳体52的单元壳体50、无刷电动机15的电动机磁轭部75形成。

首先，对具有右壳体51及左壳体52的单元壳体50进行说明。

右壳体51形成单元壳体50的右侧。左壳体52形成单元壳体50的左侧。单元壳体50的收容空间大部分由左壳体52形成。

如图4及图5所示，右壳体51与左壳体52以其间形成有收容踏板曲柄轴17等的第一收容空间501、收容输出轴64及减速从动齿轮63等的第二收容空间502、收容第一控制基板101或第二控制基板102等的第三收容空间503的方式对合。在如上所述的对合状态下，使连结用螺栓B50穿过设置于右壳体51上的贯通孔，并与设置于左壳体52上的内螺纹部螺合，从而使右壳体51与左壳体52连结。

如图4至图7所示，左壳体52具有：第一轴承保持部521、踏板曲柄轴贯通孔522、电动机配置部523、电动机轴贯通孔525、第三轴承保持部524、电动机固定部526、第一收容空间形成部527、第二收容空间形成部528、第三收容空间形成部529。

第一轴承保持部521是保持曲柄轴承20L的部位。曲柄轴承20L由球轴承构成，用于将踏板曲柄轴17在左端部附近旋转自如地轴支撑于左壳体52。

踏板曲柄轴贯通孔522是使踏板曲柄轴17的左端部附近穿过的孔，使第一轴承保持部521在左右方向上贯通。

电动机配置部523位于左壳体52的左侧面。在电动机配置部523内配置有无刷电动机15。

电动机轴贯通孔525是使电动机轴57穿过的孔，使电动机配置部523在左右方向上贯通。

第三轴承保持部524是保持输出轴承69的部位。输出轴承69由球轴承构成，用于将输出轴64在左端部附近旋转自如地轴支撑于左壳体52。

电动机固定部526是将无刷电动机15固定于左壳体52内的部位。在电动机固定部526上形成有：电动机固定用内螺纹526A(参考图14)、环状凹部526B(参考图6、图14)、嵌合(インロ一)抵接部526D(参考图6、图18)。环状凹部526B以向右侧凹陷的方式形成于电动机固定部526的左侧表面，呈环状延伸。在环状凹部526B内插入有O型环526C的状态下，无刷电动机15的电动机磁轭部75的凸缘部754(随后说明)抵接于电动机固定部526的右端面。

嵌合抵接部526D形成于电动机配置部523的内周面，在圆周方向上隔有间隔设置有六个。嵌合抵接部526D从电动机配置部523的内周面向电动机轴贯通孔525(电动机轴57)突出。在电动机磁轭部75(无刷电动机15)与左壳体52嵌合固定时，嵌合抵接部526D与定子85的外周面抵接。

第一收容空间形成部527是形成左壳体52的第一收容空间501的部位，位于左壳体52的前上方，朝右侧开口。

第二收容空间形成部528是形成左壳体52的第二收容空间502的部位，位于左壳体52的后方，朝右侧开口。

第三收容空间形成部529是形成左壳体52的第三收容空间503的部位，位于左壳体52的前下方，朝右侧开口。

下面，对右壳体51进行说明。

如图4、图5、图8及图9所示，右壳体51具有：第一轴承保持部511、踏板曲柄轴贯通孔512、第二轴承保持部513、第三轴承保持部514、输出轴贯通孔515、惰轮固定部516、第二收容空间形成部518、第三收容空间形成部519。

第一轴承保持部511是保持曲柄轴承20R的部位。曲柄轴承20R由球轴承构成，用于将踏板曲柄轴17在右端部附近旋转自如地轴支撑于右壳体51。

踏板曲柄轴贯通孔512是使踏板曲柄轴17的右端部附近穿过的孔，使第一轴承保持部511在左右方向上贯通。

第二轴承保持部513是保持电动机轴承91的部位。电动机轴承91由球轴承构成，用于将电动机轴57旋转自如地轴支撑于右壳体51。

第三轴承保持部514是保持输出轴承68的部位。输出轴承68由球轴承构成，用于将输出轴64旋转自如地轴支撑于右壳体51。

输出轴贯通孔515是使输出轴64穿过的孔，使第三轴承保持部514在左右方向上贯通。

惰轮固定部516是将惰轮25经由惰轮固定部件25B及惰轮轴25A而固定于右壳体51上的部位。惰轮轴25A旋转自如地轴支撑于惰轮固定部件25B。

第二收容空间形成部518是形成右壳体51的第二收容空间502的部位，位于右壳体51的后方，朝左侧开口。

第三收容空间形成部519是形成左壳体52的第三收容空间503的部位，位于右壳体51的前下方，朝左侧开口。

下面，对收容在第一收容空间501内的结构进行说明。

如图4至图9所示，第一收容空间501内收容有踏板曲柄轴17、外嵌轴部件210、磁致伸缩式转矩传感器220、曲柄轴承20R，20L等。

踏板曲柄轴17的一个端部(左端部)经由曲柄轴承20L旋转自如地支撑于左壳体52。在踏板曲柄轴17的安装有曲柄轴承20L的部分的右侧，在踏板曲柄轴17上一体地设置有第一单向离合器26的内圈27。

外嵌轴部件210横跨踏板曲柄轴17的曲柄轴承20L与曲柄18R之间的大部分而外嵌在踏板曲柄轴17上。外嵌轴部件210在右端部附近经由曲柄轴承20R而旋转自如地支撑于右壳体51。在从右壳体51的踏板曲柄轴贯通孔512突出的外嵌轴部件210的外周部上固定有驱动链轮21。在外嵌轴部件210的内周部的与第一单向离合器26的内圈27相对的部分上，一体地设置有第一单向离合器26的外圈33。

通过如上所述的第一单向离合器26，在骑行者蹬踏踏板19L、19R而使踏板曲柄轴17正转时，来自踏板19L、19R的踏力传递至外嵌轴部件210。另一方面，在骑行者蹬踏踏板19L、19R而使踏板曲柄轴17逆转或骑行者在骑行期间停止蹬踏踏板19L、19R时，第一单向离合器26滑转。因此，踏板曲柄轴17能够逆转，并且，驱动链轮21的转矩不会传递至踏板19L、19R。

从而，骑行者通过蹬踏踏板19L、19R而施加至踏板曲柄轴17的踏力转矩经由第一单向离合器26传递至外嵌轴部件210。该踏力转矩传递至驱动链轮21，进而，经由车链22及从动链轮23传递至后轮WR。另一方面，从辅助单元16施加至辅助链轮24的辅助转矩，经由车链22及从动链轮23传递至后轮WR。

即，外嵌轴部件210以在第一单向离合器26接合的状态下与踏板曲柄轴17及驱动链轮21一体地旋转的方式外嵌在踏板曲柄轴17上。

磁致伸缩式转矩传感器220基于因磁致伸缩而引起的磁特性变化来检测作用于踏板曲柄轴17的踏力转矩(踏力产生的转矩)。如图4及图13所示，磁致伸缩式转矩传感器220配置在外嵌轴部件210的外周面的第一单向离合器26的外轮33与曲柄轴承20R之间的区域。磁致伸缩式转矩传感器220的左侧端部以与外嵌轴部件210的台阶部抵接的方式，朝左侧的轴向移动被限制，从而被定位。在磁致伸缩式转矩传感器220的左侧端部附近与外嵌轴部件210的外周面之间，以靠近外嵌轴部件210的台阶部的方式配置有滑动轴承273。另外，也可取代滑动轴承273而使用轴套。

磁致伸缩式转矩传感器220的右侧端部附近因设置在曲柄轴承20R左侧的套管部件271、止推垫圈272等，朝右侧的轴向移动被限制，从而被定位。

磁致伸缩式转矩传感器220具有：被以在轴向上隔有规定间隔并具有彼此反向的各向异性的方式设置在外嵌轴部件210的外周面上的两个磁致伸缩膜(例如，Ni-Fe镀层等具有磁各向异性的磁致伸缩膜)221、221；与各磁致伸缩膜221、221相对配置的两个检测线圈222、222；与各检测线圈222、222相连接的检测电路(未图示)。

检测电路检测由转矩作用于各磁致伸缩膜221、221时产生的逆磁致伸缩特性引起的各检测线圈222、222的电感变化，并转换为电压变化，输出至第一控制基板101(随后说明)。第一控制基板101基于检测电路的输出计算出作用于踏板曲柄轴17上的踏力。

从无刷电动机15输出与如上所述求得的踏力转矩对应的辅助驱动力。

下面，参考图2至图12对无刷电动机15进行说明。

无刷电动机15是由直流电源驱动的直流无刷电动机。如图4、图11及图12所示，无刷电动机15具有：电动机轴57、固定在电动机轴57上的(内)转子86、以包围转子86的方式配置的定子85、保持定子85的电动机磁轭部75、磁极传感机构即磁极传感装置250、电动机轴承92。

电动机磁轭部75是保持定子85的部位。电动机磁轭部75由金属板材形成。电动机磁轭部75具有：第二轴承保持部751、凹部752、外周部753、凸缘部754、托架93。

第二轴承保持部751是保持电动机轴57一端侧的轴承即电动机轴承92的部位。电动机轴承92由球轴承构成，用于将电动机轴57旋转自如地轴支撑于电动机磁轭部75。在第二轴承保持部751的底部与电动机轴承92之间配置有波浪式垫片756。波浪式垫片756用于抑制电动机轴承92的轴向晃动。

凹部752设置在第二轴承保持部751的周围，即，电动机轴承92位置的径向的周围。凹部752朝右侧凹陷(朝左侧开口)。凹部752设置于无刷电动机15的转子86的相对部(与转子86相对应的位置)。

外周部753设置在凹部752位置的径向的周围。

第二轴承保持部751及外周部753也可以是电动机磁轭部75的左侧部中未形成凹部752的部分。

并且，电动机磁轭部75(无刷电动机15)通过定子85的外径部而嵌合固定在左壳体52上。具体地说，如图14及图17所示，通过将定子85的外径部压入左壳体52的电动机配置部523，使固定在定子85上的电动机磁轭部75嵌合固定在左壳体52上。

电动机磁轭部75具有从电动机磁轭部75的右侧开口边缘部呈环状形成的凸缘部754。凸缘部754从电动机磁轭部75的中心向与车体左右方向正交的方向外侧延伸。

如图11及图12所示，多个(本实施方式中为三个)托架93一体地设置在凸缘部754的外侧。如图14所示，通过使螺栓B93穿过托架93的贯通孔，并使螺栓B93与左壳体52的内螺纹526A螺合，能够在将无刷电动机15配置于单元壳体50的左壳体52的电动机配置部523的状态下，将无刷电动机15固定在电动机固定部526上。

转子86是以使多个(本实施方式中为8个)永磁铁90与定子85相对配置并能够绕电动机轴57自如旋转的方式构成的。永磁铁90的与定子85相对的面产生磁极。磁极的N极与S极相互交替配设。在定子85与转子86(永磁铁90)之间形成具有一定间隔的空隙。

定子85是以将定子线圈89缠绕在定子芯88上的方式构成的。沿电动机磁轭部75的内周面配置有多个(本实施方式中为12个)定子85。

电动机轴57的一端(左端)经由电动机轴承92而支撑于电动机磁轭部75。电动机轴57的一端的电动机轴承92的位置是位于曲柄轴承20R、20L的宽度范围内。转子86嵌合在电动机轴57的左侧大部分上。

在电动机轴57的另一端(右端)形成有小齿轮58。小齿轮58的齿面部长度为越过插入有电动机轴57的左壳体52的左侧，延伸至无刷电动机15的转子86侧。小齿轮58的齿面部与设置在电动机轴57上的磁极传感装置250的磁铁253轴向(车体左右方向)重叠。

电动机轴57以使小齿轮58位于右壳体51及左壳体52内部的方式从单元壳体50的外侧方插入左壳体52。在该状态下，使无刷电动机15固定于单元壳体50的左壳体52。

电动机轴57的另一端(右端)插入左壳体52，小齿轮58在外端部位置经由电动机轴承91支撑于右壳体51。即，电动机轴57是在两端部处两点支撑的结构，旋转自如。

下面，对分别设置在踏板曲柄轴17、电动机轴57及输出轴64上的轴承的容量进行说明。

如图5及图13至图16所示，踏板曲柄轴17经由曲柄轴承20R、20L分别支撑于右壳体51及左壳体52。

在本实施方式中，右壳体51侧的曲柄轴承20R的容量大于左壳体52侧的曲柄轴承20L的容量而设定。

在本实施方式中，支撑电动机轴57的另一端(右壳体51侧)的电动机轴承91的容量大于支撑电动机轴57的一端(左壳体52侧)的电动机轴承92的容量而设定。

输出轴64经由输出轴承68、69分别支撑于右壳体51及左壳体52。

在本实施方式中右壳体51侧的输出轴承68的容量大于左壳体52侧的输出轴承69的容量而设定。

下面，对磁极传感装置250进行说明。

如图5、图14及图15所示，磁极传感装置250设置在无刷电动机15的电动机轴57上，用于检测无刷电动机15的转子86的旋转角度。在电动机轴57轴向上，磁极传感装置250配置于小齿轮58与转子86之间。磁极传感装置250具有经由电动机轴57而与转子86一体旋转的磁极磁铁部251、检测磁极磁铁部251的旋转的传感部261。

磁极磁铁部251具有磁极磁铁主体252、磁极磁铁253、延伸部254、密封机构即密封部件255。

磁极磁铁主体252一体固定于电动机轴57。

磁极磁铁253设置于磁极磁铁主体252的(电动机轴57的)径向外侧。

延伸部254是从磁极磁铁主体252向右延伸至小齿轮58的齿面上方的部位。延伸部254形成为直径比磁极磁铁主体252小的筒状。

磁极磁铁部251的磁极磁铁主体252在延伸部254的相反侧与转子86抵接。

密封部件255为环状，与延伸部254的(电动机轴57的)径向外周侧抵接。密封部件255配置在直径比磁极磁铁253小的范围内。

磁极磁铁主体252与密封部件255在电动机轴57的轴向(车体左右方向)上邻接。

如图10所示，传感器部261具有传感器部主体262、设置在传感器部主体262内部的霍尔元件263。如图14及图15所示，传感器部261从磁极磁铁部251的(电动机轴57的)径向外侧与磁极磁铁253相对。

霍尔元件263为三个，在电动机轴57的径向上与磁极磁铁253隔有规定空隙而与配置。通过霍尔元件263能够检测出磁极磁铁253朝传感器部261的相对位置移动时的N极。

缠绕在定子85上的定子线圈89具有按规定顺序电连接的三相(U、V、W相)输入端子(未图示)。由第二控制基板102控制从电池13施加至该输入端子的电压。如果向所述输入端子施加相位差为120度的脉冲电压，则多个定子85的磁极出现N极与S极相互交替的现象，而且，定子85的磁极根据该脉冲的频率而移动。由此，通过传感器部261能够检测出磁极传感装置250的磁极磁铁253的位置。通过基于检测出的磁极磁铁253的位置来调整施加至定子85的脉冲电压，能够使电动机轴57旋转。进而，通过控制施加至输入端子的脉冲电压的脉冲宽度的PWM控制，能够控制转子86的转速(即，电动机的输出)。

另外，传感器部261检测移动至与该传感器部261相对位置的磁极磁铁253的N极。从而，通过累计该检测次数，能够计算出电动机轴57的转数(转速)。

下面，对收容在第二收容空间502内的结构进行说明。

如图4及图16所示，输出轴64具有与电动机轴57平行的轴线，通过输出轴承68、69而被旋转自如地轴支撑。

减速从动齿轮63与小齿轮58啮合，与输出轴64相连结。

输出轴64及减速从动齿轮63可以采用两种结构。

第一结构是经由第二单向离合器65使输出轴64与减速从动齿轮63相连结。第二结构是经由第三单向离合器使输出轴64与减速从动齿轮63相连结。

该第一结构与第二结构不兼容，在此，为了简便，对两种结构进行统一说明。并且，对第一结构的输出轴64及减速从动齿轮63分别付以附图标记“64A”及“63A”。并且，对第二结构的输出轴64及减速从动齿轮63分别付以附图标记“64B”及“63B”。

如图16所示，以输出轴64的中心线CL为界限，车体后侧表示第一结构，车体前侧表示第二结构。

在第一结构中，输出轴64A与减速从动齿轮63A经由由棘爪式单向离合器构成的第二单向离合器65而相连结。第二单向离合器65的内圈65A与输出轴64A相连结。第二单向离合器65的外圈65B与减速从动齿轮63A相连结。减速从动齿轮63A由硬质树脂材料一体成型。在齿轮是由树脂材料一体成型的情况下，能够实现齿轮的轻量化以及齿轮啮合时的低噪音化。

在第二结构中，输出轴64B与减速从动齿轮63B经由由辊式单向离合器构成的第三单向离合器66而相连结。在减速从动齿轮63B中，内侧(输出轴64B侧)的内周部63D由金属材料形成，并且，外周侧(设有齿的一侧)的外周部63C由硬质的树脂材料形成。使连结用螺栓B63穿过设置于外周部63C上的贯通孔，并与设置于内周部63D上的内螺纹部螺合，从而使外周部63C与内周部63D相连结。

虽然在像第一结构那样使齿轮由树脂材料一体成型的情况下，能够实现齿轮的轻量化以及齿轮啮合时的低噪音化，但另一方面，存在齿轮强度不足的忧虑。因此，在第二结构中，使作为齿轮啮合时噪音主要来源的外周部63C由树脂材料形成，同时，使施加有来自输出轴64的转矩、强度要求高的内周部63D由金属材料形成。由此，能够使减速从动齿轮63B整体实现一定程度的齿轮轻量化，并且充分实现齿轮啮合时的低噪音化。

在第一结构，第二单向离合器65由棘爪式单向离合器构成，因此价格便宜。并且，在第二结构中，第三单向离合器66由辊式单向离合器构成，因此晃动小，能够降低输出轴64B动作时的噪音。

辅助链轮24与从输出轴64的右壳体51延伸出的端部附近相连结。

伴随无刷电动机15的动作而进行的旋转经减速后传递至辅助链轮24，但在无刷电动机15的动作停止或驱动链轮21的转速大于辅助链轮24的转速的情况下，因单向离合器的作用而允许输出轴64空转。从而，来自踏板19L、19R的踏力转矩引起的辅助链轮24的旋转不会受到影响。

另一方面，也可不在输出轴64B及减速从动齿轮63侧设置单向离合器。此情况下，通过在后轮WR侧设置单向离合器，能够实现与电动辅助自行车1的动力传递机构整体等同的结构。

下面，对收容在第三收容空间503内的结构进行说明。

如图5、图7及图9所示，在第三收容空间503内收容有第一控制基板101、第二控制基板102。第一控制基板101与第二控制基板102通过未图示的电缆而电连接。

第一控制基板101是控制用控制基板。第一控制基板101控制磁致伸缩式转矩传感器220以检测作用于踏板曲柄轴17上的踏力转矩。并且，第一控制基板101控制磁极传感装置250以检测转子86的旋转角度。

第一控制基板101与磁致伸缩式转矩传感器220经由转矩传感器用电缆141而电连接。第一控制基板101与磁极传感装置250经由磁极传感器用电缆151而电连接。

第一控制基板101经由凸起部519A而固定在右壳体51的第三收容空间形成部519的内表面侧。第一控制基板101的右壳体51侧安装有CPU114。第一控制基板101的左壳体52侧安装有电容器119。

第一控制基板101的左壳体52侧经由连接器142而与转矩传感器用电缆141相连接，并且，经由连接器152而与磁极传感器用电缆151相连接。另外，在图5中，转矩传感器用电缆141与磁极传感器用电缆151重叠表示。并且，连接器142与连接器152重叠表示。

转矩传感器用电缆141经由连接器143而与磁致伸缩式转矩传感器220相连接。

磁极传感器用电缆151经由设置在左壳体52上的贯通孔532而伸出至左壳体52外侧，与磁极传感装置250的传感器部261电连接。

第二控制基板102是驱动用控制基板。第二控制基板102基于由磁极传感装置250检测出的转子86的旋转角度来控制无刷电动机15的通电，起到驱动机构的作用。

第二控制基板102与无刷电动机15经由电动机用电缆161而电连接。第二控制基板102的右壳体51侧经由连接器162而与电动机用电缆161相连接。电动机用电缆161经由设置在左壳体52上的贯通孔531而伸出至左壳体52外侧，与无刷电动机15电连接。

第二控制基板102经由凸起部529A而固定在左壳体52的第三收容空间形成部529内。第二控制基板102的左壳体52侧安装有FET117。第二控制基板102的左壳体52侧安装有散热器113。在使FET117位于第二控制基板102与散热器113之间的状态下，将散热器113设置在第二控制基板102上。

在本发明的电动辅助自行车1中，如果通过人力，骑行者朝驱动方向(正转方向)蹬踏踏板19L，19R，则踏板曲柄轴17旋转。踏板曲柄轴17旋转后，经由第一单向离合器26而使外嵌轴部件210旋转。该旋转使固定在外嵌轴部件210上的驱动链轮21旋转。驱动链轮21旋转后，经由车链22而对后轮WR施以驱动力。驱动链轮21的转矩被作为骑行者蹬踏踏板19L，19R的力即踏力转矩而被检测出。

第二控制基板102与负载即无刷电动机15相连接，并且与电源即电池13相连接。

在第二控制基板102中，无刷电动机15的驱动电路由FET117、电容器119、二极管(未图示)等构成。无刷电动机15的正端子与电池13的正电极相连接，负端子经由FET117而与电池13的负电极相连接。

供给至无刷电动机15的电流由从CPU114施加至FET117的栅极的电压决定。CPU114参考对与踏力值对应的踏力转矩值/电压表，或者根据预先确定的计算式进行计算，从而求出与踏力转矩值对应的电压值，并将该电压施加至FET117的栅极。优选伴随输入至CPU114的踏力转矩值的增大，以使无刷电动机15的输出增大的方式设定踏力转矩值/电压表或计算式。

骑行者蹬踏踏板19L，19R而施加踏力转矩时，无刷电动机15由第二控制基板102驱动，辅助单元16的辅助链轮24向车链22施加辅助转矩。

如果骑行者使施加至踏板19L，19R的踏力转矩进一步增加而使车速增加至超过规定速度，则无刷电动机15停止，不向车链22施加辅助转矩。

根据以上结构的本实施方式，例如，能够起到以下效果。

根据本实施方式，电动机轴57为两点支撑结构，一端经由电动机轴承92而支撑于电动机磁轭部75，另一端在小齿轮58的外端部位置支撑于右壳体51。因此，能够增长支撑跨度，确保轴支撑强度，使无刷电动机15的轴支撑结构简单化。从而，能够抑制无刷电动机15的轴支撑结构复杂化。

并且，小齿轮58的齿面部长度为越过插入有电动机轴57的左壳体52，延伸至无刷电动机15的转子86侧。因此，能够使小齿轮58的齿面部的长度增长，实现能够有效接受(传递)较大转矩的结构。从而，能够使无刷电动机15高输出化(高转矩化)并能够抑制无刷电动机15的轴支撑结构复杂化。

根据本实施方式，通过使因距小齿轮58远而负荷相对较小的电动机磁轭部75侧(电动机轴57的一端侧)的电动机轴承92的容量减小，能够实现电动机磁轭部75的小型化。并且，通过使因距小齿轮58近而负荷相对较大的小齿轮58侧(电动机轴57的另一端侧)的电动机轴承91的容量增大，能够在小齿轮58侧坚固且有效地轴支撑电动机轴57。

根据本实施方式，通过将磁极传感装置250设置在电动机轴57上，能够增长小齿轮58的齿面部的长度，并抑制电动机轴57的全长增长。

根据本实施方式，由于使右壳体51侧的输出轴承68的容量增大，因此仅使该右壳体51侧的规定部位的强度增强，则能够实现其他部位的轻量化。这样，由于能够对右壳体51进行合理强度的设定，因此易于实现在电动机轴57的坚固支撑与右壳体51的轻量化两方面都表现优异的结构。

根据本实施方式，由于使右壳体51侧的曲柄轴承20R的容量增大，因此能够对右壳体51进行合理强度的设定。因此，易于实现在电动机轴57的坚固支撑与右壳体51的轻量化两方面都表现优异的结构。从而，易于实现在踏板曲柄轴17的坚固支撑与右壳体51的轻量化两方面都表现优异的结构。

以上，已对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限于上述实施方式，也可通过多种方式来实施。

例如，在上述实施方式中，无刷电动机15固定在单元壳体50的左壳体52内，但也可固定在右壳体51内。

在上述实施方式中，踏板曲柄轴17支撑于单元壳体50，但也可支撑于车体框架。

Claims (5)

1.一种辅助单元的电动机轴支撑结构，其具有：辅助单元（16），其配置在电动辅助自行车（1）上且具有包含左右壳体（51、52）的单元壳体（50）；无刷电动机（15），其设置在所述左右壳体（51、52）中的一个壳体内；小齿轮（58），其设置在所述无刷电动机（15）的电动机轴（57）上，将所述无刷电动机（15）的驱动力经由所述辅助单元（16）传递至所述电动辅助自行车（1）的后轮（WR）；以使所述小齿轮（58）位于所述左右壳体（51、52）内的方式将所述电动机轴（57）从所述单元壳体（50）的外侧插入所述左右壳体（51、52）中任一壳体的状态下，将所述无刷电动机（15）固定在所述单元壳体（50）内，所述辅助单元的电动机轴支撑结构的特征在于，

所述电动机轴（57）为两点支撑结构，一端经由轴承（92）而支撑于保持所述无刷电动机（15）的定子（85）的电动机磁轭部（75），另一端插入所述左右壳体（51、52）中的一个壳体，并且另一端在所述小齿轮（58）的外端部位置经由电动机轴承（91）支撑于所述左右壳体（51、52）中的另一个壳体，

所述小齿轮（58）的齿面部的长度为，越过插入有所述电动机轴（57）的所述一个壳体而延伸至所述无刷电动机（15）的转子（86）侧。

2.根据权利要求1所述的辅助单元的电动机轴支撑结构，其特征在于，将支撑所述电动机轴（57）的所述一端的轴承（92）的容量设定为大于支撑所述另一端的轴承（91）的容量。

3.根据权利要求1所述的辅助单元的电动机轴支撑结构，其特征在于，所述小齿轮（58）的所述齿面部与设置在所述电动机轴（57）上的磁极传感部件（250）在轴向重叠。

4.根据权利要求1所述的辅助单元的电动机轴支撑结构，其特征在于，

所述辅助单元（16）具有：输出来自所述小齿轮（58）的驱动力的输出轴（64）、与所述输出轴（64）相连结并与所述电动辅助自行车（1）的车链（22）啮合的输出轴链轮（24），

该输出轴（64）经由轴承（68、69）分别支撑于所述左右壳体（51、52），

所述另一个壳体侧的轴承（68）的容量设定为大于所述一个壳体侧的轴承（69）的容量。

5.根据权利要求1所述的辅助单元的电动机轴支撑结构，其特征在于，

施加有人力的踏板曲柄轴（17）经由轴承（20R、20L）分别支撑于所述左右壳体（51、52），

所述另一个壳体侧的轴承（20R）的容量设定为大于所述一个壳体侧的轴承（20L）的容量。

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