专利名称：辅助组件的磁极传感器构造的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于电动助力自行车的辅助组件的磁极传感器构造。
背景技术：
目前，公知的是，在电动助力自行车中具有辅助组件、设置于辅助组件的箱体的电动机、设置于电动机的电动机轴经由辅助组件将电动机驱动力传递到电动助力自行车的后轮的小齿轮、设置于电动机的电动机轴上用于检测转子的旋转角度的磁极传感器装置，将磁极传感器装置配置于小齿轮及转子之间(例如，参照下述专利文献1)。在专利文献1中记载的电动助力自行车中，通过设置于电动机的电动机轴的小链轮，输出辅助用的驱动力，另外，该小链轮和转子之间设置作为磁极传感器装置的霍尔元件。专利文献1 日本特开2002-220079号公报然而，在为了使助力比(踏力产生的驱动轮驱动力和电动机驱动力产生的驱动轮驱动力的比)增大、使驾驶者更轻松而增大电动机的输出(扭矩)的情况下，需要加长小链轮的齿面部的长度，有效地承受大的扭矩(使其传递)的构造。但是，在电动机的轴向的长度存在制约，所以要求使实现有效地承受大扭矩的构造和抑制电动机的大型化并存的技术。另外，为了节省空间，需要在小链轮和转子之间的空间中使磁极传感器装置接近， 但包含齿轮的驱动功能中润滑油等润滑剂是必须的。因此，要求考虑润滑油等润滑剂对磁极传感器装置的影响及确保磁极传感器装置的检测精度的构造。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种辅助组件的磁极传感器构造，其能够一边使辅助用的电动机高输出化(高扭矩化)，一边抑制电动机轴的长度增加，并且能够较长地设定设置于电动机轴的小齿轮的齿面部的长度。本发明第一方面提供一种辅助组件的磁极传感器构造，其具有辅助组件，其装备于电动助力自行车上，具有组件箱体；无刷电动机，其设置于所述组件箱体上；小齿轮，其设置于所述无刷电动机的电动机轴上，经由所述辅助组件将所述无刷电动机的驱动力传递到所述电动助力自行车的后轮；磁极传感器装置，其设置于所述无刷电动机的电动机轴上， 用于检测所述无刷电动机的转子的旋转角度；驱动装置，其基于由该磁极传感器装置检测的所述转子的旋转角度，控制所述无刷电动机的通电，将所述磁极传感器装置配置于所述小齿轮和所述转子之间，其特征在于，所述磁极传感器装置具有与所述转子一体地旋转的磁极磁铁部、和检测该磁极磁铁部的旋转的传感器部，所述磁极磁铁部具备磁极磁铁主体、设置于所述磁极磁铁主体的磁铁、从所述磁极磁铁主体向所述小齿轮的齿面部延伸的延伸部、与该延伸部的径向外周侧抵接的密封装置，所述传感器部从所述磁极磁铁部的径向外侧与所述磁铁对置，所述磁极传感器装置以所述磁极磁铁主体与所述密封装置在所述电动机轴的轴向邻接配置的方式而构成。本发明第二方面在第一方面的基础上，其特征在于，所述电动机轴为一端由保持所述无刷电动机的定子的电动机磁轭部经由轴承支承，并且另一端在所述小齿轮的外端部的位置由所述组件箱体支承的两点支承构造。本发明第三方面在第一方面的基础上，其特征在于，所述延伸部形成为比所述磁极磁铁主体小径的筒状，所述密封装置在比所述磁铁小径的范围配置。本发明第四方面在第一方面的基础上，其特征在于，所述磁极磁铁部在所述延伸部的相反侧与所述转子抵接。根据第一方面的发明，磁极磁铁部具备从磁极磁铁主体向小齿轮的齿面部延伸的延伸部、和与延伸部的径向外侧抵接的密封装置。因此，不仅能够一边抑制电动机轴的长度的增加，一边较长地设定小齿轮的齿面部的长度，而且在与小齿轮啮合的部分使用的润滑油等润滑剂不影响磁极传感器装置，可以确保磁极传感器装置的检测精度。另外，根据第一方面的发明，传感器部从磁极磁铁部的径向外侧与磁铁对置，因此，即使磁极磁铁主体与密封装置邻接配置，也可以采用设计自由度高、有效地使用磁极传感器的空间的构造。这样，根据第一方面的发明，能够一边使辅助用的电动机高输出化(高扭矩化)， 一边抑制电动机轴的长度的增加，并且能够较长地设定设置于电动机轴的小齿轮的齿面部的长度。根据第二方面的发明，电动机轴为由其一端及另一端支承的两点支承构造。因此， 可以较长地设定电动机轴的支承跨距，能够实现辅助用电动机的高输出化(高扭矩化)。另外，不需要在电动机轴的中央部使用轴承，所以在磁极传感器装置中，可以提高磁极磁铁主体及密封装置的设计自由度。因此，可以较长地设定小齿轮的齿面部的长度。根据第三方面的发明，延伸部形成为比磁极磁铁主体小径的筒状，密封装置在比磁铁小径的范围内配置。因此，可以抑制延伸部及密封装置的电动机轴的径向的大小的增加。根据第四方面的发明，磁极磁铁部由延伸部的相反侧与转子抵接。因此，利用磁极磁铁部可以限制转子向电动机轴的推力方向移动。因此，可以不需要对于转子另外进行止推。
图1是本发明的实施方式的电动助力自行车的侧面图；图2是放大实施方式的磁极传感器构造的主要部分的侧面图；图3是对于图2强调驱动力的构成的图；图4是对于实施方式的磁极传感器构造，以通过踏板曲柄轴、电动机轴、输出轴及惰轮轴的方式剖开的剖面图；图5是对于实施方式的磁极传感器构造，以通过惰轮用的控制基板及控制用的控制基板的方式剖开的剖面图；图6是从外侧观察辅助组件的左箱体的立体图；图7是从内侧观察辅助组件的左箱体的立体图8是从外侧观察辅助组件的右箱体的立体图9是从内侧观察辅助组件的右箱体的立体图10是对于图2强调控制基板的构成的图11是从外侧观察无刷电动机的电动机磁轭部的立体图12是从内侧观察无刷电动机的电动机磁轭部的立体图13是表示图4所示的磁极传感器构造的踏板曲柄轴17的周边的部分放大图14是表示图4所示的磁极传感器构造的无刷电动机15的周边的部分放大图15是进一步部分地放大图14所示的图的部分放大图16是表示图4所示的磁极传感器构造的输出轴的周边的部分放大图17是表示从左箱体52分离出电动机磁轭部75及定子85的状态的部分放大剖面图18是左箱体52的电动机配置部523的左侧面图。
标记说明
1电动助力自行车
15无刷电动机
16辅助组件
17踏板曲柄轴
22链条
24辅助链轮
50组件箱体
51右箱体(右侧的箱体)
52左箱体(左侧的箱体)
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)
102 第二控制基板(驱动装置)
250 磁极传感器装置(磁极传感器装置)
251 磁极磁铁部
252 磁极磁铁主体
253 磁铁
254 延伸部
255 密封部件(密封装置)
261 传感器部
WR后轮
具体实施例方式下面，参照附图对本发明的最佳实施方式进行说明。首先，使用图1 图4对本发明的电动助力自行车1的概要进行说明。图1是本发明的实施方式的电动助力自行车的侧面图。图2是放大了实施方式的磁极传感器构造的主要部分的侧面图。图3是对图2强调驱动力的构成的图。图4是对实施方式的磁极传感器构造以通过踏板曲柄轴、电动机轴、输出轴及惰轮轴的方式剖切的剖面图。另外，在下面的说明的前后、左右及上下的方向的记载只要没有特别的标记，则就按照以机动二轮车上乘坐的乘员(驾驶者)观察的方向。另外，图中，箭头FR表示自行车的前方，箭头LH表示自行车的左方，箭头UP表示自行车的上方。如图1所示，电动助力自行车1作为主要构成要素，具备车身构架2、前叉7、转向手柄8、后叉9、前轮WF、后轮WR、支柱10、座位支柱12、蓄电池13、无刷电动机15、辅助组件 16、踏板曲柄轴17、曲柄18L、18R、踏板19L、19R、驱动链轮21、链条22、从动链轮23、作为输出轴链轮的辅助链轮对、惰轮25。车身构架2具备位于其前部且向上下方向延伸的头管3、从头管3向后方且向下方延伸的下管4、紧固于下管4的支承部件5、从支承部件5向上方升起的座位管6。前叉7向下方延伸，由头管3可转向地支承。前轮WF轴支承于前叉7的下端。转向手柄8与前叉7的上端一体连接地设置。通过操作转向手柄8，可以使轴支承于前叉7的前轮WF转向。后叉9在支承部件5的后方侧左右设置一对。左右一对后叉9与支承部件5构成一体，向后方与地面大体平行地直线延伸。后轮WR在左右一对后叉9的后端间轴支承，作为驱动轮发挥功能。支柱10在座位管6的上部和左右一对后叉9的后部之间左右配设一对。座位支柱12在上端具有座位11，可调节座位11的上下位置地安装在座位管6上。 蓄电池13配设于座位管6的后侧部。蓄电池支承部件13A与座位管6的后侧部连结，从下方支承蓄电池13。辅助组件16与车身构架2连结。辅助组件16具有旋转自如地轴支承踏板曲柄轴 17的功能、支承无刷电动机15的功能等。辅助组件16利用三个吊架部80A、80B、80C与车身构架2连结。详述，前方侧的吊架80A、80B用于连结辅助组件16和支承部件5。后方侧的吊架80C用于连结辅助组件16和蓄电池支承部件13A。无刷电动机15由蓄电池13供给电力，作为辅助扭矩的产生源发挥功能。如图1 图4所示，踏板曲柄轴17是施加人力的轴，贯通辅助组件16的第一收容空间501 (详细后述)。踏板曲柄轴17经由曲柄轴轴承20R、20L等旋转自如地轴支承在辅助组件16的组件箱体50上。曲柄18L、18R分别与踏板曲柄轴17的左端及右端固定地连结。踏板19L、19R分别旋转自如地设置于曲柄18L、18R的前端部。由踏板曲柄轴17、曲柄18L、18R、及踏板19L、 19R构成曲柄踏板。在电动助力自行车1中乘坐在电动助力自行车1的驾驶者产生的踏力经由踏板19L、19R及曲柄18LU8R向踏板曲柄轴17传递。由此，能够使踏板曲柄轴17旋转。
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驱动链轮21经由外嵌于踏板曲柄轴17的外嵌轴部件210(后述)与踏板曲柄轴 17连结。踏板曲柄轴17的旋转经由外嵌轴部件210向驱动链轮21传递，由此，驱动链轮 21旋转。驱动链轮21的旋转经由链条22向配设于后轮WR侧的从动链轮23传递。辅助链轮M是向链条22传递由无刷电动机15产生的辅助扭矩的链轮，设置于驱动链轮21的后方。惰轮25是用于获得大的、链条22相对于辅助链轮M的卷绕角度的部件，设置于辅助链轮对的后方。另外，在本实施方式中，使用链条机构向从动链轮23传递踏力扭矩及辅助扭矩， 取而代替之，也可以使用带机构向后轮WR传递踏力扭矩及辅助扭矩。下面，使用图2 图4，同时使用图5 图18对传递踏力扭矩及辅助扭矩的动力传递机构200进行说明。动力传递机构200包含本实施方式的磁极传感器构造。图5是对于实施方式的磁极传感器构造以通过驱动用的控制基板及控制用的控制基板的方式剖切的剖面图。图6是从外侧观察辅助组件的左箱体的立体图。图7是从内侧观察辅助组件的左箱体的立体图。图8是从外侧观察辅助组件的右箱体的立体图。图9 是从内侧观察辅助组件的右箱体的立体图。图10是对图2强调控制基板的构成的图。图11是从外侧观察无刷电动机的电动机磁轭部的立体图。图12是从内侧观察无刷电动机的电动机磁轭部的立体图。图13是表示图4所示的磁极传感器构造的踏板曲柄轴17的周边的部分放大图。图14是表示图4所示的磁极传感器构造的无刷电动机15的周边的部分放大图。图15是进一步部分地放大图14所示的图的部分放大图。图16是表示图4所示的磁极传感器构造的输出轴的周边的部分放大图。图17是表示从左箱体52分离出电动机磁轭部75及定子85的状态的部分放大剖面图。图18是左箱体52的电动机配置部523的左侧面图。如图2 图12所示，动力传递机构200具备具有含右箱体51及左箱体52的组件箱体50的辅助组件16、设置于左箱体52的无刷电动机15、设置于无刷电动机15的电动机轴57的小齿轮58。另外，辅助组件16具备与小齿轮58啮合的减速从动齿轮63、与减速从动齿轮63连结且输出来自小齿轮58的驱动力的输出轴64、与输出轴64连结且与电动助力自行车1的链条22啮合的辅助链轮M。动力传递机构200将无刷电动机15的驱动力经由小齿轮58、辅助组件16 (减速从动齿轮63、输出轴64、辅助链轮24)、链条22等向电动助力自行车1的后轮WR传递。动力传递机构200主要具有旋转自如地轴支承踏板曲柄轴17的功能、支承无刷电动机15的功能、使在无刷电动机15产生的旋转减速且使辅助链轮M产生辅助扭矩的功能、旋转自如地轴支承惰轮25的功能等。动力传递机构200的外壳主要由具有右箱体51及左箱体52的组件箱体50、无刷电动机15的电动机磁轭部75形成。首先，对具有右箱体51及左箱体52的组件箱体50进行说明。右箱体51是形成组件箱体50的右侧的部位。左箱体52是形成组件箱体50的左侧的部位。组件箱体50的收容空间的大部分由左箱体52形成。如图4及图5所示，右箱体51和左箱体52在其间以形成收容踏板曲柄轴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及第二控制基板102等的第三收容空间503的方式重叠。以这种重叠的状态通过将联结用螺栓B50通过设置于右箱体51的贯通孔，螺纹联接设置于左箱体52的内螺纹部，使右箱体51和左箱体52联结。如图4 图7所示，左箱体52具备第一轴承保持部521、踏板曲柄轴插通孔522、 电动机配置部523、电动机轴插通孔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是保持曲柄轴轴承20L的部位。曲柄轴轴承20L由球轴承构成，是用于在左端部附近相对左箱体52旋转自如地轴支承踏板曲柄轴17的轴承。踏板曲柄轴插通孔522是插通踏板曲柄轴17的左端部附近的孔，以左右方向贯通第一轴承保持部521的方式设置。电动机配置部523位于左箱体52的左侧面。在电动机配置部523上配置有无刷电动机15。电动机插通孔525是插通电动机轴57的孔，以左右方向贯通电动机配置部523的
方式设置。第三轴承保持部5 是保持输出轴承69的部位。输出轴承69由球轴承构成，是用于在左端部附近相对于左箱体52旋转自如地轴支承输出轴64的轴承。电动机固定部5 是将无刷电动机15固定在左箱体52的部位。在电动机固定部 5 上形成有电动机固定用内螺纹526A(参照图14)、环状凹部526B(参照图6、图14)、凹窝抵接部526D(参照图6、图18)。环状凹部526B在电动机固定部526的左侧面以向右方向凹陷的方式形成，并环状延伸。以在环状凹部526B内嵌入0形圈526C的状态，无刷电动机15的电动机磁轭部75的凸缘部754(后述)与电动机固定部526的右端面抵接。凹窝抵接部526D形成于电动机配置部523的内周面，周向分开设置六个。凹窝抵接部526D从电动机配置部523的内周面朝向电动机轴插通孔525 (电动机轴57)突出。凹窝抵接部526D在电动机磁轭部75 (无刷电动机1 和左箱体52的凹窝固定时，与定子85 的外周面抵接。第一收容空间形成部527是形成左箱体52的第一收容空间501的部位，在左箱体 52的前上方向右侧开口。第二收容空间形成部5 是形成左箱体52的第二收容空间502的部位，在左箱体 52的后方，向右侧开口。第三收容空间形成部5 是形成左箱体52的第三收容空间503的部位，在左箱体 52的前下方，向右侧开口。下面，对右箱体51进行说明。如图4、图5、图8及图9所示，右箱体51具备第一轴承保持部511、踏板曲柄轴插通孔512、第二轴承保持部513、第三轴承保持部514、输出轴插通孔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是保持曲柄轴轴承20R的部位。曲柄轴轴承20R由球轴承构成，是用于在右端部附近、相对于右箱体51旋转自如地轴支承踏板曲柄轴17的轴承。踏板曲柄轴插通孔512是插通踏板曲柄轴17的右端部附近的孔，以左右方向贯通第一轴承保持部511的方式设置。
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， 是用于相对于右箱体51旋转自如地轴支承电动机轴57的轴承。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，是用于相对于右箱体51旋转自如地轴支承输出轴64的轴承。输出轴插通孔515是插通输出轴64的孔，以左右方向贯通第三轴承保持部514的方式设置。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固定在右箱体 51的部位。惰轮固定部件25B旋转自如地轴支承惰轮轴25A。第二收容空间形成部518是形成右箱体51的第二收容空间502的部位，在右箱体 51的后方，向左侧开口。第三收容空间形成部519是形成左箱体52的第三收容空间503的部位，在右箱体 51的前下方，向左侧开口。下面，对收容于第一收容空间501的构成进行说明。如图4 图9所示，在第一收容空间501内收容有踏板曲柄轴17、外嵌轴部件210、 磁致伸缩式扭矩传感器220、曲柄轴轴承20R、20L等。踏板曲柄轴17的一端部(左端部)由曲柄轴轴承20L相对于左箱体52旋转自如地轴支承。在踏板曲柄轴17的安装有曲柄轴轴承20L的部分的右侧与踏板曲柄轴17 —体地设置有第一单向离合器26的内轮27。外嵌轴部件210贯穿外嵌踏板曲柄轴17的曲柄轴轴承20L和曲柄18R之间的部分的大部分而外嵌。外嵌轴部件210在其右端部附近，由曲柄轴轴承20R相对于右箱体51 旋转自如地轴支承。在从右箱体51的踏板曲柄轴插通孔512突出的外嵌轴部件210的外周部固定有驱动链轮21。在与外嵌轴部件210的内周部的第一单向离合器沈的内轮27对置的部分，一体地设置有第一单向离合器26的外轮33。根据这种第一单向离合器沈，在驾驶者踩踏踏板19L、19R使踏板曲柄轴17正转的情况下，来自踏板19L、19R的踏力向外嵌轴部件210传递。另一方面，驾驶者踩踏踏板19L、 19R使踏板曲柄轴17反向旋转的情况及驾驶者在行驶中停止踩踏踏板19L、19R的情况下， 第一单向离合器26滑脱(7 U W)。因此，可以进行踏板曲柄轴17的反向旋转，另外，驱动链轮21的扭矩不传递到踏板19L、19R。因此，通过驾驶者踩踏踏板19L、19R，施加在踏板曲柄轴17上的踏力扭矩经由第一单向离合器26向外嵌轴部件210传递。该踏力扭矩由驱动链轮21传递，另外，经由链条 22及从动链轮23向后轮WR传递。另一方面，从辅助组件16施加在辅助链轮M的辅助扭矩经由链条22及从动链轮23向后轮WR传递。即，外嵌轴部件210在第一单向离合器沈连接的状态，以踏板曲柄轴17及驱动链轮21 —体地旋转的方式外嵌在踏板曲柄轴17上。磁致伸缩式扭矩传感器220是基于引起磁致伸缩的磁特性的变化，检测作用于踏板曲柄轴17的踏力扭矩(由踏力产生的扭矩)的传感器。如图4及图13所示，磁致伸缩式扭矩传感器220配设于外嵌轴部件210的外周面的第一单向离合器沈的外轮33和曲柄轴轴承20R之间的区域。磁致伸缩式扭矩传感器220的左侧的端部以与外嵌轴部件210的台阶部抵接的形式限制向左方向的推力方向的移动而定位。在磁致伸缩式扭矩传感器220的左侧的端部附近和外嵌轴部件210的外周面之间，接近外嵌轴部件210的台阶部配设有滑动轴承273。另外，代替滑动轴承273也可以使用轴瓦。磁致伸缩式扭矩传感器220的右侧的端部附近由设置于曲柄轴轴承20R的左侧的套管部件271、止推垫圈272等限制向右方向的推力方向的移动而定位。磁致伸缩扭矩传感器220具备在外嵌轴部件210的外周面轴向设置规定间隔并以具有相互反方向的各向异性的方式设置的两个磁致伸缩膜(例如，附-狗镀膜等的具有磁各向异性的磁致伸缩膜)221、221、与各磁致伸缩膜221、221对置配置的两个检测线圈222、 222、与各检测线圈222、222连接的检测回路(未图示)。检测回路检测引起扭矩作用在各磁致伸缩膜221、221上时产生的反磁致伸缩特性而产生的各检测线圈222、222的电感的变化并转换为电压变化，向第一控制基板101 (后述)输出。第一控制基板101基于检测回路的输出，算出在踏板曲柄轴17上作用的踏力扭矩。与这样得到的踏力扭矩对应的辅助驱动力由无刷电动机15输出。下面，参照图2 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具备电动机轴57、固定于电动机轴57的(内)转子86、以环绕转子86的方式配设的定子85、保持定子85的电动机磁轭部75、作为磁极传感器装置的磁极传感器装置 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具备第二轴承保持部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的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，是用于相对于电动机磁轭部75旋转自如地轴支承电动机轴57的轴承。在第二轴承保持部751的底部和电动机轴承92之间配设有防松垫圈756。 防松垫圈756为抑制第二轴承保持部751的电动机轴承92的推力方向的松动而设置。凹部752设置于第二轴承保持部751的周围即电动机轴承92的位置的径向的周围。凹部752向右方向凹陷(向左方向开口)。凹部752设置于无刷电动机15的转子86 的对置部(与转子86对应的位置)。外周部753设置于凹部752的位置的径向的周围。第二轴承保持部751及外周部753也可以称为电动机磁轭部75的左侧部中未形成凹部752的部分。另外，电动机磁轭部75 (无刷电动机1 用定子85的外径部凹窝固定在左箱体 52。详述，如图14及图17，通过将定子85的外径部压入左箱体52的电动机配置部523，固定于定子85的电动机磁轭部75凹窝固定在左箱体52。电动机磁轭部75具备由电动机磁轭部75的右侧的开口周缘部环状形成的凸缘部 754。凸缘部7M从电动机磁轭部75的中心向与车身左右方向正交的方向的外侧延伸。如图11及图12所示，托架93与凸缘部754的外方一体地设置多个(本实施方式中为三个)。如图14所示，在该托架93的贯通孔通过螺栓B93，将螺栓B93与左箱体52的内螺纹526A螺纹联接，以将无刷电动机15配置于组件箱体50的左箱体52的电动机配置部523的状态，可以将无刷电动机15固定在电动机固定部5 上。
转子86以多个(本实施方式中为八个)永久磁铁90与定子85对置的方式配设， 并且旋转自如地使电动机轴57旋转构成。在永久磁铁90的与定子85对置的面上产生磁极。磁极以N极和S极交替的方式配设。在定子85和转子86 (永久磁铁90)之间形成有一定间隔的空隙。定子85在定子铁芯88上卷绕有定子线圈89构成。定子85沿电动机磁轭部75 的内周面配设多个(在本实施方式中为12个)。电动机轴57的一端(左端)在电动机磁轭部75经由电动机轴承92轴支承。电动机轴57的一端的电动机轴承92的位置位于曲柄轴轴承20R、20L的宽度内。转子86嵌合在电动机轴57的左侧的大部分。电动机轴57的另一端(右端)形成有小齿轮58。小齿轮58的齿面部的长度在左侧跨越插入电动机轴57的左箱体52，向无刷电动机15的转子86侧延伸。小齿轮58的齿面部和设置于电动机轴57的磁极传感器装置250的磁铁253在轴向(车身左右方向)相
重叠地设置。电动机轴57以使小齿轮58与右箱体51及左箱体52的内部面对的方式从组件箱体50的外侧方插入左箱体52。在该状态下，无刷电动机15固定于组件箱体50的左箱体 52。电动机轴57的另一端(右端)插入左箱体52，并且在小齿轮58的外端部的位置在右箱体51经由电动机轴承91支承。S卩，电动机轴57为在两端部两点支承构造，旋转自如地构成。下面，对踏板曲柄轴17、电动机轴57及输出轴64的分别设置的轴承容量进行说明。如图5及图13 图16所示，踏板曲柄轴17分别经由曲柄轴轴承20R、20L，支承在右箱体51及左箱体52。在本实施方式中，将右箱体51侧的曲柄轴轴承20R的容量设定得比左箱体52侧的曲柄轴轴承20L的容量大。在本实施方式中，将支承电动机轴57的另一端(右箱体51侧)的电动机轴承91 的容量设定得比支承电动机轴57的一端(左箱体52侧)的电动机轴承92的容量大。输出轴64分别经由输出轴承68、69支承在右箱体51及左箱体52。本实施方式中，将右箱体51侧的输出轴承68的容量设定得比左箱体52侧的输出轴承69的容量大。下面，对磁极传感器装置250进行说明。如图5、图14及图15所示，磁极传感器装置250设置于无刷电动机15的电动机轴57上，是用于检测无刷电动机15的转子86的旋转角度的传感器装置。磁极传感器装置 250在电动机轴57的轴向，配置于小齿轮58和转子86之间。磁极传感器装置250具有经由电动机轴57与转子86 —体地旋转的磁极磁铁部251、检测磁极磁铁部251的旋转的传感器部261。磁极磁铁部251具备磁极磁铁主体252、磁铁253、延伸部254、作为密封装置的密封部件255。磁极磁铁主体252 —体地固定于电动机轴57上。
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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2M是从磁极磁铁主体252向右向延伸到小齿轮58的齿面部的部位。延伸部2M形成为比磁极磁铁主体252小径的筒状。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配置在比磁铁253小径的范围内。磁极磁铁主体252和密封部件255在电动机轴57的轴向(车身左右方向)邻接配置。如图10所示，传感器部沈1具备传感器部主体沈2、设置于传感器部主体沈2内部的霍尔元件沈3。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)径向外侧与磁铁253对置。霍尔元件263设置三个，与磁铁253对置，在电动机轴57的径向具有规定的空隙配设。利用霍尔元件263可以检测在与传感器部261对置的位置移动的磁铁253的N极。卷绕于定子85的定子线圈89以规定顺序电连接，具有三相(U、V、W相)的输入端子(未图示)。施加在该输入端子的电压由第二控制基板102控制，由蓄电池13供给。在上述输入端子上施加相位每120°不同的脉冲电压时，多个定子85的磁极N极、S极交替显现，且根据该脉冲的频率，定子85的磁极移动。因此，利用传感器部261可以检测磁极传感器装置250的磁铁253的位置。基于所检测的磁铁253的位置，调节施加在定子85的脉冲电压，由此可以使电动机轴57旋转。另外，利用控制施加在输入端子的脉冲电压的脉冲幅的PWM控制，可以控制转子86的旋转速度(即，电动机的输出)。另外，传感器部261检测在与该传感器部261对置的位置移动的磁铁253的N极。 因此，通过对该检测次数计数，可以算出电动机轴57的转速(旋转速度)。下面，对收容于第二收容空间502的构成进行说明。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，由输出轴承68、69 旋转自如地轴支承。减速从动齿轮63是与小齿轮58啮合的齿轮，与输出轴64连结。输出轴64及减速从动齿轮63的构造可以采用两种构造。第一种构造是经由第二单向离合器65连结输出轴64和减速从动齿轮63的构造。 第二种构造是经由第三单向离合器66连结输出轴64和减速从动齿轮63的构造。该第一种构造和第二种构造是不相容的构造，但在此，为了方便，一起说明两种构造。另外，对于第一构造的输出轴64及减速从动齿轮63分别附加符号“64A”、“63A”。另外，对第二种构造的输出轴64及减速从动齿轮63分别附加符号“64B”、“6;3B’。如图16所示，以输出轴64的中心线CL为边界，车身后侧表示第一种构造，车身前侧表示第二种构造。在第一种构造中，输出轴64A和减速从动齿轮63A经由由棘爪式单向离合器构成的第二单向离合器65连结。第二单向离合器65的内轮65A与输出轴64A连结。第二单向离合器65的外轮65B与减速从动齿轮63A连结。减速从动齿轮63A由硬质的树脂材料一体地形成。由树脂材料一体地形成齿轮，可以实现齿轮轻量化及齿轮啮合时的低噪音化。在第二种构造中，输出轴64B和减速从动齿轮6 经由由辊式单向离合器构成的第三单向离合器66连结。减速从动齿轮63B中，内周侧(输出轴64B侧)的内周部63D由金属材料形成，另外，外周侧(设置有齿的一侧)的外周部63C由硬质的树脂材料形成。将联结用螺栓B63通过设置于外周部63C的贯通孔与设置于内周部63D的内螺纹部螺纹联接，联结内周部63D和外周部63C。如第一种构造，虽然由于由树脂材料一体地形成齿轮，而可以实现齿轮的轻量化及齿轮啮合时的低噪音化，但另一方面，齿轮的强度会不足。因此，在第二种构造中，将齿轮啮合时作为噪音的主要产生源的外周部63C由树脂材料形成，并且将承受来自输出轴64的扭矩而有强度要求的内周部63D由金属材料形成。由此，作为减速从动齿轮63B的整体能够实现一定程度的齿轮的轻量化，同时能够充分地实现齿轮啮合时的低噪音化。在第一种构造中，第二单向离合器65由棘爪式单向离合器构成，所以可以廉价地构成。另外，在第二种构造中，第三单向离合器66由辊式单向离合器构成，所以松动少，可以降低输出轴64B等工作时的噪音。辅助链轮M连结于从输出轴64的右箱体51延伸的端部附近。随着无刷电动机15的工作的旋转，被减速并向辅助链轮对传递，而在无刷电动机 15的工作停止时及驱动链轮21的旋转比辅助链轮M的旋转快的情况下，因单向离合器的作用，容许输出轴64空转。因此，不会防碍来自踏板19L、19R的踏力扭矩产生的辅助链轮 24的旋转。另一方面，也可以在输出轴64B及减速从动齿轮63侧不设置单向离合器。该情况下，通过在后轮WR侧设置单向离合器，可以实现作为电动助力自行车1的动力传递机构整体同等的构造。下面，对收容于第三收容空间503的构成进行说明。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和第二控制基板102。第一控制基板101和第二控制基板102通过未图示的缆线电连接。第一控制基板101是控制用的控制基板。第一控制基板101以检测作用于踏板曲柄轴17的踏力扭矩的方式控制磁致伸缩式扭矩传感器220。另外，第一控制基板101以检测转子86的旋转角的方式控制磁极传感器装置250。第一控制基板101和磁致伸缩式扭矩传感器220经由扭矩传感器用缆线141电连接。第一控制基板101和磁极传感器装置250经由磁极传感器用缆线151电连接。第一控制基板101经由凸台519A固定于右箱体51的第三收容空间形成部519的内面侧。在第一控制基板101的右箱体51的侧安装有CPU114。在第一控制基板101的左箱体52的侧安装有电容119。在第一控制基板101的左箱体52侧经由连接器142连接有扭矩传感器用缆线 141，另外，经由连接器152连接有磁极传感器用缆线151。另外，在图5中重叠表示扭矩传感器用缆线141和磁极传感器用缆线151。另外，重叠表示连接器142和连接器152。扭矩传感器用缆线141经由连接器143与磁致伸缩式扭矩传感器220连接。磁极传感器用缆线151经由设置于左箱体52的贯通孔532，绕左箱体52的外侧， 与磁极传感器装置250的传感器部电连接。第二控制基板102是驱动用的控制基板。第二控制基板102基于由磁极传感器装置250检测的转子86的旋转角度，作为控制无刷电动机15的通电的驱动装置发挥功能。
第二控制基板102和无刷电动机15经由电动机用缆线161电连接。在第二控制基板102的右箱体51侧经由连接器162连接有电动机缆线161。电动机用缆线161经由设置于左箱体52的贯通孔531，绕左箱体52的外侧，与无刷电动机15电连接。第二控制基板102经由凸台529A固定于左箱体52的第三收容空间形成部529。 在第二控制基板102的左箱体52侧设置有FET117。在第二控制基板102的左箱体52侧设置有散热片113。散热片113在使FET117位于第二控制基板102和散热片113之间的状态下，设置于第二控制基板102上。在本实施方式的电动助力自行车1中，通过人力，在驱动方向(正转方向)踩踏踏板19L、19R时，踏板曲柄轴17旋转。踏板曲柄轴17旋转时，经由第一单向离合器沈，外嵌轴部件210旋转。利用该旋转，固定于外嵌轴部件210的驱动链轮21旋转。驱动链轮21 旋转时，经由链条22向后轮WR提供驱动力。驱动链轮21的扭矩作为驾驶者踩踏踏板19L、 19R的力即踏力扭矩被检测。在第二控制基板102上作为负荷连接有无刷电动机15，另外，作为电源连接有蓄电池13。在第二控制基板102中，无刷电动机15的驱动回路由FETl 17、电容119、二极管 (未图示)等构成。蓄电池13的正电极与无刷电动机15的正端子连接，经由FET117蓄电池13的负电极与负端子连接。向无刷电动机15供给的电流，利用CPUl 14由施加在FETl 17的栅极的电压决定。 CPUl 14参照与踏力值对应的踏力扭矩值/电压表，或者根据预定的运算式进行运算等，从而求出与踏力扭矩值对应的电压值，在FET117的栅极施加该电压。随着由CPU114输入的踏力扭矩值增大，优选以无刷电动机15的输出增大的方式设定踏力扭矩值/电压表或运算式。驾驶者踩踏踏板19L、19R，受踏力扭矩时，无刷电动机15由第二控制基板102驱动，从辅助组件16的辅助链轮M向链轮22增加辅助扭矩。另外，通过驾驶者的在踏板19L、19R增加的踏力扭矩，车速增加超过规定的速度时，停止无刷电动机15，辅助扭矩未施加在链条22上。根据如上所述的构成的本实施方式，例如，起到下面的效果。根据本实施方式，磁极传感器装置250具备从磁极磁铁主体252向小齿轮58的齿面部延伸的延伸部254、与延伸部254的径向外周侧抵接的密封部件255。因此，可以抑制电动机轴57的长度的增加，并可以较长地设定小齿轮58的齿面部的长度。另外，在与小齿轮58啮合的部分使用的润滑油等润滑剂不影响磁极传感器装置250，可以确保磁极传感器装置250的检测精度。根据本实施方式，传感器部由于从磁极磁铁部251的径向外侧与磁铁253对置，所以即使磁极磁铁主体252和密封部件255邻接配置，可以采用设计的自由度高、有效地利用磁极传感器的空间的构造。这样，根据本实施方式，可以使无刷电动机15高输出化(高扭矩化)，并且抑制电动机轴57的长度的增加，并且可以较长地设定在电动机轴57设置的小齿轮58的齿面部的长度。根据本实施方式，电动机轴57为由其一端及另一端支承的两点支承构造。因此，可以较长地设定电动机轴57的支承跨距，能够实现无刷电动机15的高输出化(高扭矩化)。另外，在电动机轴57的中央部没必要使用轴承，所以在磁极传感器装置250中，可以提高磁极磁铁主体252及密封部件255的设计自由度。因此，可以较长地设定小齿轮58的齿面部的长度。根据本实施方式，延伸部2M形成为比磁极磁铁252小径的筒状，密封部件255在比磁铁253小径的范围内配置。因此，可以抑制延伸部2M及密封部件255在电动机轴57 的径向的大小的增加。根据本实施方式，磁极磁铁部251在延伸部254的相反侧与转子86抵接。因此， 利用磁极磁铁部251可以限制转子86向电动机轴57的推力方向移动。因此，可以不要另外对转子86进行止推。以上，对本发明的实施方式进行了说明，本发明不限定于上述的实施方式，可以以种种方式实施。例如，在上述实施方式中，无刷电动机15固定于组件箱体50的左箱体52，但也可以固定在右箱体51。在上述实施方式中，踏板曲柄轴17由组件箱体50支承，也可以由车身构架支承。
权利要求
1.一种辅助组件的磁极传感器构造，其具有辅助组件(16)，其装备于电动助力自行车(1)上且具有组件箱体(50)；无刷电动机(15)，其设置于所述组件箱体(50)上；小齿轮(58)，其设置于所述无刷电动机(1 的电动机轴(57)上，经由所述辅助组件(16)将所述无刷电动机(1 的驱动力传递到所述电动助力自行车(1)的后轮；磁极传感器装置 050)，其设置于所述无刷电动机(1 的电动机轴(57)上，用于检测所述无刷电动机(15) 的转子(86)的旋转角度；驱动装置(102)，其基于由该磁极传感器装置(250)检测的所述转子(86)的旋转角度，控制所述无刷电动机(1 的通电，将所述磁极传感器装置(250)配置于所述小齿轮(58)和所述转子(86)之间，其特征在于，所述磁极传感器装置(250)具有与所述转子(86) —体地旋转的磁极磁铁部051)、和检测该磁极磁铁部051)的旋转的传感器部(261)，所述磁极磁铁部(251)具备磁极磁铁主体052)、设置于所述磁极磁铁主体(252)的磁铁053)、从所述磁极磁铁主体052)向所述小齿轮(58)的齿面部延伸的延伸部OM)、 与该延伸部0 )的径向外周侧抵接的密封装置0阳)，所述传感器部(261)从所述磁极磁铁部051)的径向外侧与所述磁铁(25 对置，所述磁极传感器装置O50)以所述磁极磁铁主体(25 和所述密封装置(25 在所述电动机轴(57)的轴向邻接配置的方式而构成。
2.如权利要求1所述的辅助组件的磁极传感器构造，其特征在于，所述电动机轴(57) 为一端由保持所述无刷电动机(1 的定子(8 的电动机磁轭部(7 经由轴承(92)支承，并且另一端在所述小齿轮(58)的外端部的位置由所述组件箱体(50)支承的两点支承构造。
3.如权利要求1所述的辅助组件的磁极传感器构造，其特征在于，所述延伸部(254)形成为比所述磁极磁铁主体(25 小径的筒状，所述密封装置(25 在比所述磁铁(25 小径的范围配置。
4.如权利要求1所述的辅助组件的磁极传感器，其特征在于，所述磁极磁铁部(251)在所述延伸部0 )的相反侧与所述转子(86)抵接。
全文摘要
本发明提供一种能够将在电动机轴设置的小齿轮的齿面部较长设定的辅助组件的磁极传感器构造。其具有辅助组件(16)、无刷电动机(15)、小齿轮(58)、检测转子(86)的旋转角度的磁极传感器装置(250)、基于转子(86)的旋转角度控制无刷电动机(15)的通电的驱动装置(102)。磁极磁铁部(251)具备设置于磁极磁铁主体(252)的磁铁(253)、从磁极磁铁主体(252)向小齿轮(58)的齿面部延伸的延伸部(254)、与延伸部(254)的径向外周侧抵接的密封装置(255)。传感器部(261)从磁极磁铁部(251)的径向外侧与磁铁(253)对置。磁极传感器装置(250)以磁极磁铁主体(252)和密封装置(255)在电动机轴(57)的轴向邻接配置的方式而构成。
文档编号B62M6/50GK102207367SQ20111007338
公开日2011年10月5日 申请日期2011年3月25日 优先权日2010年3月30日
发明者小林直树, 黑木正宏 申请人:本田技研工业株式会社