电动用轮毂装置及电动自行车的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电动用轮毂装置及具备电动用轮毂装置的电动自行车。
【背景技术】
[0002]作为设置于电动自行车的车轮的中心部的现有电动用轮毂装置，例如，如图22所示，为如下结构即具有:相对于电动自行车的链条支架等框架500而固定配设的左右一对轮毂轴501、502、相对于这两个轮毂轴501、502而旋转自如的轮毂体503、配设于该轮毂体503的内部并使轮毂体503旋转的电动机504(例如，专利文献I等)。此外，图22的505为辐条，506为电动机504的旋转轴，508为电动机504的转子，509为电动机504的定子，516A、516B分别为电动机504的壳体。旋转轴506配设于左右轮毂轴501、502之间。另外，510为传递来自踏板的踏力(人力驱动力)的链条，511为外装变速器的自由轮。
[0003]电动机504的转子508及旋转轴506经由设置于轮毂体503内的由行星齿轮机构等构成的减速机构507，与轮毂体503连动。轮毂体503具备:单侧开口的大致圆筒状主体部件521、密闭主体部件521的开口侧的圆盘状罩部件522、形成于罩部件522的中央部的贯通孔523及凸台部524、插入贯通孔514内并且相对于轮毂轴502以旋转自如的状态外嵌的筒状安装部件525等。
[0004]自由轮511在轮毂体503的外侧方，旋转自如地外嵌于轮毂轴502。自由轮511具有:具备与链条510啮合的多枚飞轮(sprocket) 512的圆筒状外体513、设置于外体513的内部的筒状内体514、设置于外体513和内体514之间且从飞轮512仅向轮毂体503传递旋转驱动力的单向超越离合器515。另外，在内体514的单侧，形成有粗径部526，并且在该粗径部526的内周部和罩部件522的凸台部524的外周，形成有花键部527、528，两者进行卡合，该花键部527、528具有锯齿状凹凸部，彼此啮合。此外，花键部527、528的截面形状相对于轮毂轴502的轴心方向为相同(S卩，直径一定)。另外，在外体513的内部，设有旋转自如地支承外体513的轴承体518。
[0005]减速机构507具有:形成于旋转轴506的端部的太阳齿轮529、安装于罩部件522的内侧的圆环状内齿齿轮530、与太阳齿轮529和内齿齿轮530啮合的旋转自如的多个行星齿轮531。行星齿轮531的一端部由保持电动机504的一方的壳体516A支承，行星齿轮531的另一端部由安装于一方的电动机壳体516的支承框517支承。
[0006]各行星齿轮531分别形成有大齿轮部531a及小齿轮部531b。而且，构成为，通过行星齿轮531的大齿轮部531a与太阳齿轮529啮合，且内齿齿轮530与行星齿轮531的小齿轮部531b啮合，而使电动机504的旋转轴506的旋转减速，即，使转矩增大，向轮毂体503传递辅助驱动力，使轮毂体503连动。另外，在罩部件522和支承框517之间，配设有旋转自如地支承轮毂体503的轴承532，作为轴承532，例如使用径向推力式的轴承。另外，在另一方的壳体516B和轮毂体503之间，也配设有旋转自如地支承轮毂体503的轴承533。
[0007]在由使用者骑行电动自行车时，作用于踏板的踏力(人力驱动力)经由链条510传递到自由轮511，另外，自由轮511的旋转从外体513经由单向超越离合器515传递到内体514。进而，内体514的旋转经由花键部527、528传递到罩部件522，由此，内体514、安装部件525、罩部件522和主体部件521 —体地旋转，轮毂体503以轴心为中心而旋转。另夕卜，根据作用于踏板的踏力，电动机504进行旋转，在该电动机504的旋转力作为辅助驱动力而附加于踏力(人力驱动力)的状态下，轮毂体503进行旋转。
[0008]此外，作为将传递到自由轮511等的与链条510啮合的飞轮512的驱动力传递到轮毂体503的构造，也已经广泛实施有用螺钉将内体514和轮毂体503的罩部件522结合的构造，来代替使用花键部527、528的构造。但是，在用螺钉进行结合的情况下，因为旋转驱动力边沿相对于其轴心而正交的方向对外螺纹部发挥作用，边进行传递，所以外螺纹部有可能被切断，作为传递较大的旋转驱动力的机构，与使用花键部527、528的情况相比，可靠性降低。
[0009]另外，作为设置于电动自行车的车轮的中心部的现有电动用轮毂装置，例如，如图23所示，为如下结构即具有:固定用的左右一对轮毂轴781、782、相对于这两个轮毂轴781、782而旋转自如的轮毂体783、配设于该轮毂体783的内部并使轮毂体783旋转的电动机784。此外，图23的785为辐条，786为电动机784的旋转轴，旋转轴786配设于左右轮毂轴781,782 之间。
[0010]电动机784的转子788及旋转轴786经由设置于轮毂体783内的由行星齿轮机构等构成的减速机构787，与轮毂体783连动。电动机784的定子789及保持定子789的电动机壳790的一部分与一方的轮毂轴781 —同从轮毂体783的内部向外部突出，与电动机784连接的由电力线、信号线等构成的连接配线784a穿过形成于电动机壳790的孔部790a，被取出到外部。
[0011]另外，在轮毂轴781、782的向轮毂体783内突入的部分的前端部，形成有六角形状等的卡合部781a、782a，并且这两个卡合部781a、782a与形成于电动机壳790的六角孔形状等的卡合孔部790b、或设置于减速机构787的六角孔形状等的保持框部799的卡合孔部799a嵌合。由此，电动机壳790或保持框部799相对于轮毂轴781、782，以限制成不以轴心部为中心而旋转的状态而组装。
[0012]轮毂轴781、782经由止转部件793、794及螺母795、796等，以限制成不旋转的状态固定于电动自行车的框架792的端部。此外，图23的798为树脂制的垫片。如图24(a)所示，在框架792的前端，形成有拨叉部792a，该拨叉部792a形成有单侧开口的槽792b而成为双叉形状，在该拨叉部792a，嵌入有形成于止转部件793、794的突部793a、794a。由此，止转部件793、794被限制成不沿轮毂轴781、782的周方向旋转。另外，如图24(b)所示，轮毂轴781、782和止转部件793、794嵌合的部位其截面圆形状的一部分被削成平面状，形成有截面为所谓的“D”字形状的倒角部781c、782c、793c、794c，由此，轮毂轴781、782经由止转部件793、794，被限制成不沿周方向旋转。
[0013]如图23所示，电动机784的连接配线784a被从电动机壳790的轮毂轴781的附近部位取出。如图23、图24(b)所示，在配设于取出连接配线784a的一侧的止转部件793，沿着周方向整个一周而形成有边引导连接配线784a边使其弯曲的弯曲凹部793b，连接配线784a以边引导到弯曲凹部793b的局部边不与框架792干涉的方式进行配设。
[0014]这种电动用轮毂装置780例如，配设于前轮的中心部，在这种情况下，两轮毂轴781,782安装于框架792的作为拨叉部792a的前叉的前端部(下端部)。另外，电动用轮毂装置780有时也设置于后轮，在这种情况下，两轮毂轴781、782安装于框架792的作为拨叉部792a的链条支架的前端部(后端部)。
[0015]在这种结构中，在附加辅助驱动力的情况下，通过旋转轴786与电动机784的转子788 —同旋转，经由减速机构787而减速，轮毂体783绕轮毂轴781、782的轴心进行旋转。由此，设有电动用轮毂装置780的车轮通过电动机784的辅助动力进行旋转驱动。另外，在电动机784的转子788进行旋转时，电动机784的安装有定子789的电动机壳790承受转子788旋转的力的反作用力。即，因为当电动机784的定子789未可靠地固定时，转子788的旋转力就降低，所以导致辅助驱动力也降低。在此，上述转子788旋转的力的反作用力由与电动机壳790的卡合孔部790b嵌合的轮毂轴781的卡合部781a(参照图23)、或与轮毂轴781的倒角部781c嵌合的止转部件793的倒角部793c、与止转部件793的突部793a卡合的框架797的拨叉部792a(参照图24(a)、(b))承受。
[0016]此外，如上所述的电动用轮毂装置780记载于例如下述的专利文献2、专利文献3等。另外，近年来，电动用轮毂装置的电动机广泛得知的是切换成对车轮施加辅助驱动力的辅助驱动力产生动作和通过来自车轮的力而产生电力的再生动作进行使用的电动机。
[0017]现有技术文献
[0018]专利文献
[0019]专利文献1:(日本)特开2012 — 121337
[0020]专利文献2:(日本)特开2OO6 - 96059
[0021]专利文献3:(日本)特开2OO9 - 12542
[0022]发明所要解决的课题
[0023]可是，如图22所示的电动用轮毂装置的轮毂体503为了轻量化等，大多由铝等轻合金材料形成，强度大多比将来自内体514等的链条510侧的驱动力传递到轮毂体503的零件低。
[0024]因此，例如，如图22所示，即使在内体514和轮毂体503的罩部件522使用花键部527,528进行结合的情况下，在从自由轮511的内体514侧作用有较大的驱动力时，罩部件522的花键部528也有可能因强度不足而损坏。为了防止发生这种不良情况，作为花键部527、528，考虑使用在轴心方向上长的花键部。但是，轮毂体503因为配设于左右框架500之间，所以宽度尺寸受限制，另一方面，内置有电动机504或减速机构507等许多零件。因此，因为将花键部527、528在轴心方向上大幅度地延长，所以难以使电动用轮毂装置的宽度尺寸大幅度地增加。
[0025]另外，如图22所示的电动用轮毂装置因为在内部设有电动机504及减速机构507等，所以需要以雨水W等不侵入到轮毂体503的内部的方式构成。因此，在电动用轮毂装置中，作为轴承532、533，优选使用具有防水功能的密封轴承，以使其不会从旋转自如地支承轮毂体503的轴承532、533等侵入雨水W。但是，具有防水功能的密封轴承因为尺寸都由标准确定，只有有限的几种，所以设计的自由度大多很低。
[0026]因为在配设旋转自如地支承轮毂体503的一方的轴承533的部位，也没有另外配设的零件等，配设空间比较宽裕，所以可使用密封轴承作为轴承533。
[0027]与此相对，在配设于罩部件522和支承框517之间的其他轴承532的附近部位，配设有减速机构507的构成零件等许多零件，轴承532的配设空间受限制。因此，作为上述轴承532，大多使用不具有防水功能、或者防水功能不太高的轴承532。另外，当使用密封轴承作为旋转自如地支承轮毂体503的轴承532时，防水性能升高，但由于通过设置密封部件而接触电阻会增大，因此，轮毂体503的旋转有可能不能平稳地进行。
[0028]此外，如图22所示，在设有外装变速器的自由轮等的情况下，轴承532配置于比较里侧的位置，但由于雨水W会穿过设有轴承体518的部位或轮毂轴502和安装部件525之间的间隙而到达轴承532，因此，作为轴承532，优选具有防水功能。
[0029]另外，在图23或图24(a)、(b)所示的现有电动用轮毂装置780中，因为轮毂轴781、782和止转部件793、794仅以倒角部781c、782c、793c、794c进行彼此卡合，所以产生了如下课题，即，在电动机784的驱动时，会在止转部件793、794和轮毂轴781、782和电动机壳790或保持框部799之间产生晃动(产生间隙而会进行多余的动作)，特别是，会在易直接承受电动机784的力的电动机壳790和轮毂轴781之间产生晃动(产生间隙而会进行多余的动作)。
[0030]另外，由于该晃动，力会集中于轮毂轴781的卡合部781a要嵌合的电动机壳790的卡合孔部790b，在电动用轮毂装置780的长期使用时等，电动机壳790的卡合孔部790b有可能发生变形等而损伤。特别是，在电动用轮毂装置780的电动机784切换成辅助驱动力产生动作和再生动作进行使用的情况下，力作用于电动机壳790的卡合孔部790b的频度有可能增加，或者作用的力有可能变大，所以电动机壳790的卡合孔部790b发生变形等而损伤的可能性升尚。
[0031]另外，在电动用轮毂装置780的电动机784中，因为在驱动时会产生许多热量，所以存在难以将此时的热量良好