輔助組件的磁極傳感器構造的製作方法

2023-11-05 06:56:37 2

專利名稱：輔助組件的磁極傳感器構造的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於電動助力自行車的輔助組件的磁極傳感器構造。
背景技術：
目前，公知的是，在電動助力自行車中具有輔助組件、設置於輔助組件的箱體的電動機、設置於電動機的電動機軸經由輔助組件將電動機驅動力傳遞到電動助力自行車的後輪的小齒輪、設置於電動機的電動機軸上用於檢測轉子的旋轉角度的磁極傳感器裝置，將磁極傳感器裝置配置於小齒輪及轉子之間(例如，參照下述專利文獻1)。在專利文獻1中記載的電動助力自行車中，通過設置於電動機的電動機軸的小鏈輪，輸出輔助用的驅動力，另外，該小鏈輪和轉子之間設置作為磁極傳感器裝置的霍爾元件。專利文獻1 日本特開2002-220079號公報然而，在為了使助力比(踏力產生的驅動輪驅動力和電動機驅動力產生的驅動輪驅動力的比)增大、使駕駛者更輕鬆而增大電動機的輸出(扭矩)的情況下，需要加長小鏈輪的齒面部的長度，有效地承受大的扭矩(使其傳遞)的構造。但是，在電動機的軸向的長度存在制約，所以要求使實現有效地承受大扭矩的構造和抑制電動機的大型化並存的技術。另外，為了節省空間，需要在小鏈輪和轉子之間的空間中使磁極傳感器裝置接近， 但包含齒輪的驅動功能中潤滑油等潤滑劑是必須的。因此，要求考慮潤滑油等潤滑劑對磁極傳感器裝置的影響及確保磁極傳感器裝置的檢測精度的構造。

發明內容
本發明的目的在於，提供一種輔助組件的磁極傳感器構造，其能夠一邊使輔助用的電動機高輸出化(高扭矩化)，一邊抑制電動機軸的長度增加，並且能夠較長地設定設置於電動機軸的小齒輪的齒面部的長度。本發明第一方面提供一種輔助組件的磁極傳感器構造，其具有輔助組件，其裝備於電動助力自行車上，具有組件箱體；無刷電動機，其設置於所述組件箱體上；小齒輪，其設置於所述無刷電動機的電動機軸上，經由所述輔助組件將所述無刷電動機的驅動力傳遞到所述電動助力自行車的後輪；磁極傳感器裝置，其設置於所述無刷電動機的電動機軸上， 用於檢測所述無刷電動機的轉子的旋轉角度；驅動裝置，其基於由該磁極傳感器裝置檢測的所述轉子的旋轉角度，控制所述無刷電動機的通電，將所述磁極傳感器裝置配置於所述小齒輪和所述轉子之間，其特徵在於，所述磁極傳感器裝置具有與所述轉子一體地旋轉的磁極磁鐵部、和檢測該磁極磁鐵部的旋轉的傳感器部，所述磁極磁鐵部具備磁極磁鐵主體、設置於所述磁極磁鐵主體的磁鐵、從所述磁極磁鐵主體向所述小齒輪的齒面部延伸的延伸部、與該延伸部的徑向外周側抵接的密封裝置，所述傳感器部從所述磁極磁鐵部的徑向外側與所述磁鐵對置，所述磁極傳感器裝置以所述磁極磁鐵主體與所述密封裝置在所述電動機軸的軸向鄰接配置的方式而構成。本發明第二方面在第一方面的基礎上，其特徵在於，所述電動機軸為一端由保持所述無刷電動機的定子的電動機磁軛部經由軸承支承，並且另一端在所述小齒輪的外端部的位置由所述組件箱體支承的兩點支承構造。本發明第三方面在第一方面的基礎上，其特徵在於，所述延伸部形成為比所述磁極磁鐵主體小徑的筒狀，所述密封裝置在比所述磁鐵小徑的範圍配置。本發明第四方面在第一方面的基礎上，其特徵在於，所述磁極磁鐵部在所述延伸部的相反側與所述轉子抵接。根據第一方面的發明，磁極磁鐵部具備從磁極磁鐵主體向小齒輪的齒面部延伸的延伸部、和與延伸部的徑向外側抵接的密封裝置。因此，不僅能夠一邊抑制電動機軸的長度的增加，一邊較長地設定小齒輪的齒面部的長度，而且在與小齒輪嚙合的部分使用的潤滑油等潤滑劑不影響磁極傳感器裝置，可以確保磁極傳感器裝置的檢測精度。另外，根據第一方面的發明，傳感器部從磁極磁鐵部的徑向外側與磁鐵對置，因此，即使磁極磁鐵主體與密封裝置鄰接配置，也可以採用設計自由度高、有效地使用磁極傳感器的空間的構造。這樣，根據第一方面的發明，能夠一邊使輔助用的電動機高輸出化(高扭矩化)， 一邊抑制電動機軸的長度的增加，並且能夠較長地設定設置於電動機軸的小齒輪的齒面部的長度。根據第二方面的發明，電動機軸為由其一端及另一端支承的兩點支承構造。因此， 可以較長地設定電動機軸的支承跨距，能夠實現輔助用電動機的高輸出化(高扭矩化)。另外，不需要在電動機軸的中央部使用軸承，所以在磁極傳感器裝置中，可以提高磁極磁鐵主體及密封裝置的設計自由度。因此，可以較長地設定小齒輪的齒面部的長度。根據第三方面的發明，延伸部形成為比磁極磁鐵主體小徑的筒狀，密封裝置在比磁鐵小徑的範圍內配置。因此，可以抑制延伸部及密封裝置的電動機軸的徑向的大小的增加。根據第四方面的發明，磁極磁鐵部由延伸部的相反側與轉子抵接。因此，利用磁極磁鐵部可以限制轉子向電動機軸的推力方向移動。因此，可以不需要對於轉子另外進行止推。


圖1是本發明的實施方式的電動助力自行車的側面圖；圖2是放大實施方式的磁極傳感器構造的主要部分的側面圖；圖3是對於圖2強調驅動力的構成的圖；圖4是對於實施方式的磁極傳感器構造，以通過踏板曲柄軸、電動機軸、輸出軸及惰輪軸的方式剖開的剖面圖；圖5是對於實施方式的磁極傳感器構造，以通過惰輪用的控制基板及控制用的控制基板的方式剖開的剖面圖；圖6是從外側觀察輔助組件的左箱體的立體圖；圖7是從內側觀察輔助組件的左箱體的立體圖8是從外側觀察輔助組件的右箱體的立體圖9是從內側觀察輔助組件的右箱體的立體圖10是對於圖2強調控制基板的構成的圖11是從外側觀察無刷電動機的電動機磁軛部的立體圖12是從內側觀察無刷電動機的電動機磁軛部的立體圖13是表示圖4所示的磁極傳感器構造的踏板曲柄軸17的周邊的部分放大圖14是表示圖4所示的磁極傳感器構造的無刷電動機15的周邊的部分放大圖15是進一步部分地放大圖14所示的圖的部分放大圖16是表示圖4所示的磁極傳感器構造的輸出軸的周邊的部分放大圖17是表示從左箱體52分離出電動機磁軛部75及定子85的狀態的部分放大剖面圖18是左箱體52的電動機配置部523的左側面圖。
標記說明
1電動助力自行車
15無刷電動機
16輔助組件
17踏板曲柄軸
22鏈條
24輔助鏈輪
50組件箱體
51右箱體(右側的箱體)
52左箱體(左側的箱體)
57電動機軸
58小齒輪
64輸出軸
68、69 輸出軸承
75電動機磁軛部
85定子
86轉子
91、92 電動機軸承(軸承)
102 第二控制基板(驅動裝置)
250 磁極傳感器裝置(磁極傳感器裝置)
251 磁極磁鐵部
252 磁極磁鐵主體
253 磁鐵
254 延伸部
255 密封部件(密封裝置)
261 傳感器部
WR後輪
具體實施例方式下面，參照附圖對本發明的最佳實施方式進行說明。首先，使用圖1 圖4對本發明的電動助力自行車1的概要進行說明。圖1是本發明的實施方式的電動助力自行車的側面圖。圖2是放大了實施方式的磁極傳感器構造的主要部分的側面圖。圖3是對圖2強調驅動力的構成的圖。圖4是對實施方式的磁極傳感器構造以通過踏板曲柄軸、電動機軸、輸出軸及惰輪軸的方式剖切的剖面圖。另外，在下面的說明的前後、左右及上下的方向的記載只要沒有特別的標記，則就按照以機動二輪車上乘坐的乘員(駕駛者)觀察的方向。另外，圖中，箭頭FR表示自行車的前方，箭頭LH表示自行車的左方，箭頭UP表示自行車的上方。如圖1所示，電動助力自行車1作為主要構成要素，具備車身構架2、前叉7、轉向手柄8、後叉9、前輪WF、後輪WR、支柱10、座位支柱12、蓄電池13、無刷電動機15、輔助組件 16、踏板曲柄軸17、曲柄18L、18R、踏板19L、19R、驅動鏈輪21、鏈條22、從動鏈輪23、作為輸出軸鏈輪的輔助鏈輪對、惰輪25。車身構架2具備位於其前部且向上下方向延伸的頭管3、從頭管3向後方且向下方延伸的下管4、緊固於下管4的支承部件5、從支承部件5向上方升起的座位管6。前叉7向下方延伸，由頭管3可轉向地支承。前輪WF軸支承於前叉7的下端。轉向手柄8與前叉7的上端一體連接地設置。通過操作轉向手柄8，可以使軸支承於前叉7的前輪WF轉向。後叉9在支承部件5的後方側左右設置一對。左右一對後叉9與支承部件5構成一體，向後方與地面大體平行地直線延伸。後輪WR在左右一對後叉9的後端間軸支承，作為驅動輪發揮功能。支柱10在座位管6的上部和左右一對後叉9的後部之間左右配設一對。座位支柱12在上端具有座位11，可調節座位11的上下位置地安裝在座位管6上。 蓄電池13配設於座位管6的後側部。蓄電池支承部件13A與座位管6的後側部連結，從下方支承蓄電池13。輔助組件16與車身構架2連結。輔助組件16具有旋轉自如地軸支承踏板曲柄軸 17的功能、支承無刷電動機15的功能等。輔助組件16利用三個吊架部80A、80B、80C與車身構架2連結。詳述，前方側的吊架80A、80B用於連結輔助組件16和支承部件5。後方側的吊架80C用於連結輔助組件16和蓄電池支承部件13A。無刷電動機15由蓄電池13供給電力，作為輔助扭矩的產生源發揮功能。如圖1 圖4所示，踏板曲柄軸17是施加人力的軸，貫通輔助組件16的第一收容空間501 (詳細後述)。踏板曲柄軸17經由曲柄軸軸承20R、20L等旋轉自如地軸支承在輔助組件16的組件箱體50上。曲柄18L、18R分別與踏板曲柄軸17的左端及右端固定地連結。踏板19L、19R分別旋轉自如地設置於曲柄18L、18R的前端部。由踏板曲柄軸17、曲柄18L、18R、及踏板19L、 19R構成曲柄踏板。在電動助力自行車1中乘坐在電動助力自行車1的駕駛者產生的踏力經由踏板19L、19R及曲柄18LU8R向踏板曲柄軸17傳遞。由此，能夠使踏板曲柄軸17旋轉。
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驅動鏈輪21經由外嵌於踏板曲柄軸17的外嵌軸部件210(後述)與踏板曲柄軸 17連結。踏板曲柄軸17的旋轉經由外嵌軸部件210向驅動鏈輪21傳遞，由此，驅動鏈輪 21旋轉。驅動鏈輪21的旋轉經由鏈條22向配設於後輪WR側的從動鏈輪23傳遞。輔助鏈輪M是向鏈條22傳遞由無刷電動機15產生的輔助扭矩的鏈輪，設置於驅動鏈輪21的後方。惰輪25是用於獲得大的、鏈條22相對於輔助鏈輪M的卷繞角度的部件，設置於輔助鏈輪對的後方。另外，在本實施方式中，使用鏈條機構向從動鏈輪23傳遞踏力扭矩及輔助扭矩， 取而代替之，也可以使用帶機構向後輪WR傳遞踏力扭矩及輔助扭矩。下面，使用圖2 圖4，同時使用圖5 圖18對傳遞踏力扭矩及輔助扭矩的動力傳遞機構200進行說明。動力傳遞機構200包含本實施方式的磁極傳感器構造。圖5是對於實施方式的磁極傳感器構造以通過驅動用的控制基板及控制用的控制基板的方式剖切的剖面圖。圖6是從外側觀察輔助組件的左箱體的立體圖。圖7是從內側觀察輔助組件的左箱體的立體圖。圖8是從外側觀察輔助組件的右箱體的立體圖。圖9 是從內側觀察輔助組件的右箱體的立體圖。圖10是對圖2強調控制基板的構成的圖。圖11是從外側觀察無刷電動機的電動機磁軛部的立體圖。圖12是從內側觀察無刷電動機的電動機磁軛部的立體圖。圖13是表示圖4所示的磁極傳感器構造的踏板曲柄軸17的周邊的部分放大圖。圖14是表示圖4所示的磁極傳感器構造的無刷電動機15的周邊的部分放大圖。圖15是進一步部分地放大圖14所示的圖的部分放大圖。圖16是表示圖4所示的磁極傳感器構造的輸出軸的周邊的部分放大圖。圖17是表示從左箱體52分離出電動機磁軛部75及定子85的狀態的部分放大剖面圖。圖18是左箱體52的電動機配置部523的左側面圖。如圖2 圖12所示，動力傳遞機構200具備具有含右箱體51及左箱體52的組件箱體50的輔助組件16、設置於左箱體52的無刷電動機15、設置於無刷電動機15的電動機軸57的小齒輪58。另外，輔助組件16具備與小齒輪58嚙合的減速從動齒輪63、與減速從動齒輪63連結且輸出來自小齒輪58的驅動力的輸出軸64、與輸出軸64連結且與電動助力自行車1的鏈條22嚙合的輔助鏈輪M。動力傳遞機構200將無刷電動機15的驅動力經由小齒輪58、輔助組件16 (減速從動齒輪63、輸出軸64、輔助鏈輪24)、鏈條22等向電動助力自行車1的後輪WR傳遞。動力傳遞機構200主要具有旋轉自如地軸支承踏板曲柄軸17的功能、支承無刷電動機15的功能、使在無刷電動機15產生的旋轉減速且使輔助鏈輪M產生輔助扭矩的功能、旋轉自如地軸支承惰輪25的功能等。動力傳遞機構200的外殼主要由具有右箱體51及左箱體52的組件箱體50、無刷電動機15的電動機磁軛部75形成。首先，對具有右箱體51及左箱體52的組件箱體50進行說明。右箱體51是形成組件箱體50的右側的部位。左箱體52是形成組件箱體50的左側的部位。組件箱體50的收容空間的大部分由左箱體52形成。如圖4及圖5所示，右箱體51和左箱體52在其間以形成收容踏板曲柄軸17等的第一收容空間501、收容輸出軸64及減速從動齒輪63等的第二收容空間502、收容第一控制基板101及第二控制基板102等的第三收容空間503的方式重疊。以這種重疊的狀態通過將聯結用螺栓B50通過設置於右箱體51的貫通孔，螺紋聯接設置於左箱體52的內螺紋部，使右箱體51和左箱體52聯結。如圖4 圖7所示，左箱體52具備第一軸承保持部521、踏板曲柄軸插通孔522、 電動機配置部523、電動機軸插通孔525、第三軸承保持部524、電動機固定部526、第一收容空間形成部527、第二收容空間形成部528、第三收容空間形成部529。第一軸承保持部521是保持曲柄軸軸承20L的部位。曲柄軸軸承20L由球軸承構成，是用於在左端部附近相對左箱體52旋轉自如地軸支承踏板曲柄軸17的軸承。踏板曲柄軸插通孔522是插通踏板曲柄軸17的左端部附近的孔，以左右方向貫通第一軸承保持部521的方式設置。電動機配置部523位於左箱體52的左側面。在電動機配置部523上配置有無刷電動機15。電動機插通孔525是插通電動機軸57的孔，以左右方向貫通電動機配置部523的
方式設置。第三軸承保持部5 是保持輸出軸承69的部位。輸出軸承69由球軸承構成，是用於在左端部附近相對於左箱體52旋轉自如地軸支承輸出軸64的軸承。電動機固定部5 是將無刷電動機15固定在左箱體52的部位。在電動機固定部 5 上形成有電動機固定用內螺紋526A(參照圖14)、環狀凹部526B(參照圖6、圖14)、凹窩抵接部526D(參照圖6、圖18)。環狀凹部526B在電動機固定部526的左側面以向右方向凹陷的方式形成，並環狀延伸。以在環狀凹部526B內嵌入0形圈526C的狀態，無刷電動機15的電動機磁軛部75的凸緣部754(後述)與電動機固定部526的右端面抵接。凹窩抵接部526D形成於電動機配置部523的內周面，周向分開設置六個。凹窩抵接部526D從電動機配置部523的內周面朝向電動機軸插通孔525 (電動機軸57)突出。凹窩抵接部526D在電動機磁軛部75 (無刷電動機1 和左箱體52的凹窩固定時，與定子85 的外周面抵接。第一收容空間形成部527是形成左箱體52的第一收容空間501的部位，在左箱體 52的前上方向右側開口。第二收容空間形成部5 是形成左箱體52的第二收容空間502的部位，在左箱體 52的後方，向右側開口。第三收容空間形成部5 是形成左箱體52的第三收容空間503的部位，在左箱體 52的前下方，向右側開口。下面，對右箱體51進行說明。如圖4、圖5、圖8及圖9所示，右箱體51具備第一軸承保持部511、踏板曲柄軸插通孔512、第二軸承保持部513、第三軸承保持部514、輸出軸插通孔515、惰輪固定部516、 第二收容空間形成部518、第三收容空間形成部519。第一軸承保持部511是保持曲柄軸軸承20R的部位。曲柄軸軸承20R由球軸承構成，是用於在右端部附近、相對於右箱體51旋轉自如地軸支承踏板曲柄軸17的軸承。踏板曲柄軸插通孔512是插通踏板曲柄軸17的右端部附近的孔，以左右方向貫通第一軸承保持部511的方式設置。
第二軸承保持部513是保持電動機軸承91的部位。電動機軸承91由球軸承構成， 是用於相對於右箱體51旋轉自如地軸支承電動機軸57的軸承。第三軸承保持部514是保持輸出軸承68的部位。輸出軸承68由球軸承構成，是用於相對於右箱體51旋轉自如地軸支承輸出軸64的軸承。輸出軸插通孔515是插通輸出軸64的孔，以左右方向貫通第三軸承保持部514的方式設置。惰輪固定部516是將惰輪25經由惰輪固定部件25B及惰輪軸25A固定在右箱體 51的部位。惰輪固定部件25B旋轉自如地軸支承惰輪軸25A。第二收容空間形成部518是形成右箱體51的第二收容空間502的部位，在右箱體 51的後方，向左側開口。第三收容空間形成部519是形成左箱體52的第三收容空間503的部位，在右箱體 51的前下方，向左側開口。下面，對收容於第一收容空間501的構成進行說明。如圖4 圖9所示，在第一收容空間501內收容有踏板曲柄軸17、外嵌軸部件210、 磁致伸縮式扭矩傳感器220、曲柄軸軸承20R、20L等。踏板曲柄軸17的一端部(左端部)由曲柄軸軸承20L相對於左箱體52旋轉自如地軸支承。在踏板曲柄軸17的安裝有曲柄軸軸承20L的部分的右側與踏板曲柄軸17 —體地設置有第一單向離合器26的內輪27。外嵌軸部件210貫穿外嵌踏板曲柄軸17的曲柄軸軸承20L和曲柄18R之間的部分的大部分而外嵌。外嵌軸部件210在其右端部附近，由曲柄軸軸承20R相對於右箱體51 旋轉自如地軸支承。在從右箱體51的踏板曲柄軸插通孔512突出的外嵌軸部件210的外周部固定有驅動鏈輪21。在與外嵌軸部件210的內周部的第一單向離合器沈的內輪27對置的部分，一體地設置有第一單向離合器26的外輪33。根據這種第一單向離合器沈，在駕駛者踩踏踏板19L、19R使踏板曲柄軸17正轉的情況下，來自踏板19L、19R的踏力向外嵌軸部件210傳遞。另一方面，駕駛者踩踏踏板19L、 19R使踏板曲柄軸17反向旋轉的情況及駕駛者在行駛中停止踩踏踏板19L、19R的情況下， 第一單向離合器26滑脫(7 U W)。因此，可以進行踏板曲柄軸17的反向旋轉，另外，驅動鏈輪21的扭矩不傳遞到踏板19L、19R。因此，通過駕駛者踩踏踏板19L、19R，施加在踏板曲柄軸17上的踏力扭矩經由第一單向離合器26向外嵌軸部件210傳遞。該踏力扭矩由驅動鏈輪21傳遞，另外，經由鏈條 22及從動鏈輪23向後輪WR傳遞。另一方面，從輔助組件16施加在輔助鏈輪M的輔助扭矩經由鏈條22及從動鏈輪23向後輪WR傳遞。即，外嵌軸部件210在第一單向離合器沈連接的狀態，以踏板曲柄軸17及驅動鏈輪21 —體地旋轉的方式外嵌在踏板曲柄軸17上。磁致伸縮式扭矩傳感器220是基於引起磁致伸縮的磁特性的變化，檢測作用於踏板曲柄軸17的踏力扭矩(由踏力產生的扭矩)的傳感器。如圖4及圖13所示，磁致伸縮式扭矩傳感器220配設於外嵌軸部件210的外周面的第一單向離合器沈的外輪33和曲柄軸軸承20R之間的區域。磁致伸縮式扭矩傳感器220的左側的端部以與外嵌軸部件210的臺階部抵接的形式限制向左方向的推力方向的移動而定位。在磁致伸縮式扭矩傳感器220的左側的端部附近和外嵌軸部件210的外周面之間，接近外嵌軸部件210的臺階部配設有滑動軸承273。另外，代替滑動軸承273也可以使用軸瓦。磁致伸縮式扭矩傳感器220的右側的端部附近由設置於曲柄軸軸承20R的左側的套管部件271、止推墊圈272等限制向右方向的推力方向的移動而定位。磁致伸縮扭矩傳感器220具備在外嵌軸部件210的外周面軸向設置規定間隔並以具有相互反方向的各向異性的方式設置的兩個磁致伸縮膜(例如，附-狗鍍膜等的具有磁各向異性的磁致伸縮膜)221、221、與各磁致伸縮膜221、221對置配置的兩個檢測線圈222、 222、與各檢測線圈222、222連接的檢測迴路(未圖示)。檢測迴路檢測引起扭矩作用在各磁致伸縮膜221、221上時產生的反磁致伸縮特性而產生的各檢測線圈222、222的電感的變化並轉換為電壓變化，向第一控制基板101 (後述)輸出。第一控制基板101基於檢測迴路的輸出，算出在踏板曲柄軸17上作用的踏力扭矩。與這樣得到的踏力扭矩對應的輔助驅動力由無刷電動機15輸出。下面，參照圖2 圖12對無刷電動機15進行說明。無刷電動機15是由直流電源驅動的直流無刷電動機。如圖4、圖11、及圖12所示， 無刷電動機15具備電動機軸57、固定於電動機軸57的(內)轉子86、以環繞轉子86的方式配設的定子85、保持定子85的電動機磁軛部75、作為磁極傳感器裝置的磁極傳感器裝置 250、電動機軸承92。電動機磁軛部75是保持定子85的部位。電動機磁軛部75由金屬板材形成。電動機磁軛部75具備第二軸承保持部751、凹部752、外周部753、凸緣部754、託架93。第二軸承保持部751是保持電動機軸57的一端側的軸承即電動機軸承92的部位。電動機軸承92由球軸承構成，是用於相對於電動機磁軛部75旋轉自如地軸支承電動機軸57的軸承。在第二軸承保持部751的底部和電動機軸承92之間配設有防松墊圈756。 防松墊圈756為抑制第二軸承保持部751的電動機軸承92的推力方向的鬆動而設置。凹部752設置於第二軸承保持部751的周圍即電動機軸承92的位置的徑向的周圍。凹部752向右方向凹陷(向左方向開口)。凹部752設置於無刷電動機15的轉子86 的對置部(與轉子86對應的位置)。外周部753設置於凹部752的位置的徑向的周圍。第二軸承保持部751及外周部753也可以稱為電動機磁軛部75的左側部中未形成凹部752的部分。另外，電動機磁軛部75 (無刷電動機1 用定子85的外徑部凹窩固定在左箱體 52。詳述，如圖14及圖17，通過將定子85的外徑部壓入左箱體52的電動機配置部523，固定於定子85的電動機磁軛部75凹窩固定在左箱體52。電動機磁軛部75具備由電動機磁軛部75的右側的開口周緣部環狀形成的凸緣部 754。凸緣部7M從電動機磁軛部75的中心向與車身左右方向正交的方向的外側延伸。如圖11及圖12所示，託架93與凸緣部754的外方一體地設置多個(本實施方式中為三個)。如圖14所示，在該託架93的貫通孔通過螺栓B93，將螺栓B93與左箱體52的內螺紋526A螺紋聯接，以將無刷電動機15配置於組件箱體50的左箱體52的電動機配置部523的狀態，可以將無刷電動機15固定在電動機固定部5 上。
轉子86以多個(本實施方式中為八個)永久磁鐵90與定子85對置的方式配設， 並且旋轉自如地使電動機軸57旋轉構成。在永久磁鐵90的與定子85對置的面上產生磁極。磁極以N極和S極交替的方式配設。在定子85和轉子86 (永久磁鐵90)之間形成有一定間隔的空隙。定子85在定子鐵芯88上卷繞有定子線圈89構成。定子85沿電動機磁軛部75 的內周面配設多個(在本實施方式中為12個)。電動機軸57的一端(左端)在電動機磁軛部75經由電動機軸承92軸支承。電動機軸57的一端的電動機軸承92的位置位於曲柄軸軸承20R、20L的寬度內。轉子86嵌合在電動機軸57的左側的大部分。電動機軸57的另一端(右端)形成有小齒輪58。小齒輪58的齒面部的長度在左側跨越插入電動機軸57的左箱體52，向無刷電動機15的轉子86側延伸。小齒輪58的齒面部和設置於電動機軸57的磁極傳感器裝置250的磁鐵253在軸向(車身左右方向)相
重疊地設置。電動機軸57以使小齒輪58與右箱體51及左箱體52的內部面對的方式從組件箱體50的外側方插入左箱體52。在該狀態下，無刷電動機15固定於組件箱體50的左箱體 52。電動機軸57的另一端(右端)插入左箱體52，並且在小齒輪58的外端部的位置在右箱體51經由電動機軸承91支承。S卩，電動機軸57為在兩端部兩點支承構造，旋轉自如地構成。下面，對踏板曲柄軸17、電動機軸57及輸出軸64的分別設置的軸承容量進行說明。如圖5及圖13 圖16所示，踏板曲柄軸17分別經由曲柄軸軸承20R、20L，支承在右箱體51及左箱體52。在本實施方式中，將右箱體51側的曲柄軸軸承20R的容量設定得比左箱體52側的曲柄軸軸承20L的容量大。在本實施方式中，將支承電動機軸57的另一端(右箱體51側)的電動機軸承91 的容量設定得比支承電動機軸57的一端(左箱體52側)的電動機軸承92的容量大。輸出軸64分別經由輸出軸承68、69支承在右箱體51及左箱體52。本實施方式中，將右箱體51側的輸出軸承68的容量設定得比左箱體52側的輸出軸承69的容量大。下面，對磁極傳感器裝置250進行說明。如圖5、圖14及圖15所示，磁極傳感器裝置250設置於無刷電動機15的電動機軸57上，是用於檢測無刷電動機15的轉子86的旋轉角度的傳感器裝置。磁極傳感器裝置 250在電動機軸57的軸向，配置於小齒輪58和轉子86之間。磁極傳感器裝置250具有經由電動機軸57與轉子86 —體地旋轉的磁極磁鐵部251、檢測磁極磁鐵部251的旋轉的傳感器部261。磁極磁鐵部251具備磁極磁鐵主體252、磁鐵253、延伸部254、作為密封裝置的密封部件255。磁極磁鐵主體252 —體地固定於電動機軸57上。
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磁鐵253設置於磁極磁鐵主體252的(電動機軸57的)徑向外側。延伸部2M是從磁極磁鐵主體252向右向延伸到小齒輪58的齒面部的部位。延伸部2M形成為比磁極磁鐵主體252小徑的筒狀。磁極磁鐵部251的磁極磁鐵主體252在延伸部254的相反側與轉子86抵接。密封部件255為環狀，與延伸部254的(電動機軸57的)徑向外周側抵接。密封部件255配置在比磁鐵253小徑的範圍內。磁極磁鐵主體252和密封部件255在電動機軸57的軸向(車身左右方向)鄰接配置。如圖10所示，傳感器部沈1具備傳感器部主體沈2、設置於傳感器部主體沈2內部的霍爾元件沈3。如圖14及圖15所示，傳感器部261從磁極磁鐵部251的(電動機軸57 的)徑向外側與磁鐵253對置。霍爾元件263設置三個，與磁鐵253對置，在電動機軸57的徑向具有規定的空隙配設。利用霍爾元件263可以檢測在與傳感器部261對置的位置移動的磁鐵253的N極。卷繞於定子85的定子線圈89以規定順序電連接，具有三相(U、V、W相)的輸入端子(未圖示)。施加在該輸入端子的電壓由第二控制基板102控制，由蓄電池13供給。在上述輸入端子上施加相位每120°不同的脈衝電壓時，多個定子85的磁極N極、S極交替顯現，且根據該脈衝的頻率，定子85的磁極移動。因此，利用傳感器部261可以檢測磁極傳感器裝置250的磁鐵253的位置。基於所檢測的磁鐵253的位置，調節施加在定子85的脈衝電壓，由此可以使電動機軸57旋轉。另外，利用控制施加在輸入端子的脈衝電壓的脈衝幅的PWM控制，可以控制轉子86的旋轉速度(即，電動機的輸出)。另外，傳感器部261檢測在與該傳感器部261對置的位置移動的磁鐵253的N極。 因此，通過對該檢測次數計數，可以算出電動機軸57的轉速(旋轉速度)。下面，對收容於第二收容空間502的構成進行說明。如圖4及圖16所示，輸出軸64具有與電動機軸57平行的軸線，由輸出軸承68、69 旋轉自如地軸支承。減速從動齒輪63是與小齒輪58嚙合的齒輪，與輸出軸64連結。輸出軸64及減速從動齒輪63的構造可以採用兩種構造。第一種構造是經由第二單向離合器65連結輸出軸64和減速從動齒輪63的構造。 第二種構造是經由第三單向離合器66連結輸出軸64和減速從動齒輪63的構造。該第一種構造和第二種構造是不相容的構造，但在此，為了方便，一起說明兩種構造。另外，對於第一構造的輸出軸64及減速從動齒輪63分別附加符號「64A」、「63A」。另外，對第二種構造的輸出軸64及減速從動齒輪63分別附加符號「64B」、「6;3B』。如圖16所示，以輸出軸64的中心線CL為邊界，車身後側表示第一種構造，車身前側表示第二種構造。在第一種構造中，輸出軸64A和減速從動齒輪63A經由由棘爪式單向離合器構成的第二單向離合器65連結。第二單向離合器65的內輪65A與輸出軸64A連結。第二單向離合器65的外輪65B與減速從動齒輪63A連結。減速從動齒輪63A由硬質的樹脂材料一體地形成。由樹脂材料一體地形成齒輪，可以實現齒輪輕量化及齒輪嚙合時的低噪音化。在第二種構造中，輸出軸64B和減速從動齒輪6 經由由輥式單向離合器構成的第三單向離合器66連結。減速從動齒輪63B中，內周側(輸出軸64B側)的內周部63D由金屬材料形成，另外，外周側(設置有齒的一側)的外周部63C由硬質的樹脂材料形成。將聯結用螺栓B63通過設置於外周部63C的貫通孔與設置於內周部63D的內螺紋部螺紋聯接，聯結內周部63D和外周部63C。如第一種構造，雖然由於由樹脂材料一體地形成齒輪，而可以實現齒輪的輕量化及齒輪嚙合時的低噪音化，但另一方面，齒輪的強度會不足。因此，在第二種構造中，將齒輪嚙合時作為噪音的主要產生源的外周部63C由樹脂材料形成，並且將承受來自輸出軸64的扭矩而有強度要求的內周部63D由金屬材料形成。由此，作為減速從動齒輪63B的整體能夠實現一定程度的齒輪的輕量化，同時能夠充分地實現齒輪嚙合時的低噪音化。在第一種構造中，第二單向離合器65由棘爪式單向離合器構成，所以可以廉價地構成。另外，在第二種構造中，第三單向離合器66由輥式單向離合器構成，所以鬆動少，可以降低輸出軸64B等工作時的噪音。輔助鏈輪M連結於從輸出軸64的右箱體51延伸的端部附近。隨著無刷電動機15的工作的旋轉，被減速並向輔助鏈輪對傳遞，而在無刷電動機 15的工作停止時及驅動鏈輪21的旋轉比輔助鏈輪M的旋轉快的情況下，因單向離合器的作用，容許輸出軸64空轉。因此，不會防礙來自踏板19L、19R的踏力扭矩產生的輔助鏈輪 24的旋轉。另一方面，也可以在輸出軸64B及減速從動齒輪63側不設置單向離合器。該情況下，通過在後輪WR側設置單向離合器，可以實現作為電動助力自行車1的動力傳遞機構整體同等的構造。下面，對收容於第三收容空間503的構成進行說明。如圖5、圖7及圖9所示，在第三收容空間503內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通過未圖示的纜線電連接。第一控制基板101是控制用的控制基板。第一控制基板101以檢測作用於踏板曲柄軸17的踏力扭矩的方式控制磁致伸縮式扭矩傳感器220。另外，第一控制基板101以檢測轉子86的旋轉角的方式控制磁極傳感器裝置250。第一控制基板101和磁致伸縮式扭矩傳感器220經由扭矩傳感器用纜線141電連接。第一控制基板101和磁極傳感器裝置250經由磁極傳感器用纜線151電連接。第一控制基板101經由凸臺519A固定於右箱體51的第三收容空間形成部519的內面側。在第一控制基板101的右箱體51的側安裝有CPU114。在第一控制基板101的左箱體52的側安裝有電容119。在第一控制基板101的左箱體52側經由連接器142連接有扭矩傳感器用纜線 141，另外，經由連接器152連接有磁極傳感器用纜線151。另外，在圖5中重疊表示扭矩傳感器用纜線141和磁極傳感器用纜線151。另外，重疊表示連接器142和連接器152。扭矩傳感器用纜線141經由連接器143與磁致伸縮式扭矩傳感器220連接。磁極傳感器用纜線151經由設置於左箱體52的貫通孔532，繞左箱體52的外側， 與磁極傳感器裝置250的傳感器部電連接。第二控制基板102是驅動用的控制基板。第二控制基板102基於由磁極傳感器裝置250檢測的轉子86的旋轉角度，作為控制無刷電動機15的通電的驅動裝置發揮功能。
第二控制基板102和無刷電動機15經由電動機用纜線161電連接。在第二控制基板102的右箱體51側經由連接器162連接有電動機纜線161。電動機用纜線161經由設置於左箱體52的貫通孔531，繞左箱體52的外側，與無刷電動機15電連接。第二控制基板102經由凸臺529A固定於左箱體52的第三收容空間形成部529。 在第二控制基板102的左箱體52側設置有FET117。在第二控制基板102的左箱體52側設置有散熱片113。散熱片113在使FET117位於第二控制基板102和散熱片113之間的狀態下，設置於第二控制基板102上。在本實施方式的電動助力自行車1中，通過人力，在驅動方向(正轉方向)踩踏踏板19L、19R時，踏板曲柄軸17旋轉。踏板曲柄軸17旋轉時，經由第一單向離合器沈，外嵌軸部件210旋轉。利用該旋轉，固定於外嵌軸部件210的驅動鏈輪21旋轉。驅動鏈輪21 旋轉時，經由鏈條22向後輪WR提供驅動力。驅動鏈輪21的扭矩作為駕駛者踩踏踏板19L、 19R的力即踏力扭矩被檢測。在第二控制基板102上作為負荷連接有無刷電動機15，另外，作為電源連接有蓄電池13。在第二控制基板102中，無刷電動機15的驅動迴路由FETl 17、電容119、二極體 (未圖示)等構成。蓄電池13的正電極與無刷電動機15的正端子連接，經由FET117蓄電池13的負電極與負端子連接。向無刷電動機15供給的電流，利用CPUl 14由施加在FETl 17的柵極的電壓決定。 CPUl 14參照與踏力值對應的踏力扭矩值/電壓表，或者根據預定的運算式進行運算等，從而求出與踏力扭矩值對應的電壓值，在FET117的柵極施加該電壓。隨著由CPU114輸入的踏力扭矩值增大，優選以無刷電動機15的輸出增大的方式設定踏力扭矩值/電壓表或運算式。駕駛者踩踏踏板19L、19R，受踏力扭矩時，無刷電動機15由第二控制基板102驅動，從輔助組件16的輔助鏈輪M向鏈輪22增加輔助扭矩。另外，通過駕駛者的在踏板19L、19R增加的踏力扭矩，車速增加超過規定的速度時，停止無刷電動機15，輔助扭矩未施加在鏈條22上。根據如上所述的構成的本實施方式，例如，起到下面的效果。根據本實施方式，磁極傳感器裝置250具備從磁極磁鐵主體252向小齒輪58的齒面部延伸的延伸部254、與延伸部254的徑向外周側抵接的密封部件255。因此，可以抑制電動機軸57的長度的增加，並可以較長地設定小齒輪58的齒面部的長度。另外，在與小齒輪58嚙合的部分使用的潤滑油等潤滑劑不影響磁極傳感器裝置250，可以確保磁極傳感器裝置250的檢測精度。根據本實施方式，傳感器部由於從磁極磁鐵部251的徑向外側與磁鐵253對置，所以即使磁極磁鐵主體252和密封部件255鄰接配置，可以採用設計的自由度高、有效地利用磁極傳感器的空間的構造。這樣，根據本實施方式，可以使無刷電動機15高輸出化(高扭矩化)，並且抑制電動機軸57的長度的增加，並且可以較長地設定在電動機軸57設置的小齒輪58的齒面部的長度。根據本實施方式，電動機軸57為由其一端及另一端支承的兩點支承構造。因此，可以較長地設定電動機軸57的支承跨距，能夠實現無刷電動機15的高輸出化(高扭矩化)。另外，在電動機軸57的中央部沒必要使用軸承，所以在磁極傳感器裝置250中，可以提高磁極磁鐵主體252及密封部件255的設計自由度。因此，可以較長地設定小齒輪58的齒面部的長度。根據本實施方式，延伸部2M形成為比磁極磁鐵252小徑的筒狀，密封部件255在比磁鐵253小徑的範圍內配置。因此，可以抑制延伸部2M及密封部件255在電動機軸57 的徑向的大小的增加。根據本實施方式，磁極磁鐵部251在延伸部254的相反側與轉子86抵接。因此， 利用磁極磁鐵部251可以限制轉子86向電動機軸57的推力方向移動。因此，可以不要另外對轉子86進行止推。以上，對本發明的實施方式進行了說明，本發明不限定於上述的實施方式，可以以種種方式實施。例如，在上述實施方式中，無刷電動機15固定於組件箱體50的左箱體52，但也可以固定在右箱體51。在上述實施方式中，踏板曲柄軸17由組件箱體50支承，也可以由車身構架支承。
權利要求
1.一種輔助組件的磁極傳感器構造，其具有輔助組件(16)，其裝備於電動助力自行車(1)上且具有組件箱體(50)；無刷電動機(15)，其設置於所述組件箱體(50)上；小齒輪(58)，其設置於所述無刷電動機(1 的電動機軸(57)上，經由所述輔助組件(16)將所述無刷電動機(1 的驅動力傳遞到所述電動助力自行車(1)的後輪；磁極傳感器裝置 050)，其設置於所述無刷電動機(1 的電動機軸(57)上，用於檢測所述無刷電動機(15) 的轉子(86)的旋轉角度；驅動裝置(102)，其基於由該磁極傳感器裝置(250)檢測的所述轉子(86)的旋轉角度，控制所述無刷電動機(1 的通電，將所述磁極傳感器裝置(250)配置於所述小齒輪(58)和所述轉子(86)之間，其特徵在於，所述磁極傳感器裝置(250)具有與所述轉子(86) —體地旋轉的磁極磁鐵部051)、和檢測該磁極磁鐵部051)的旋轉的傳感器部(261)，所述磁極磁鐵部(251)具備磁極磁鐵主體052)、設置於所述磁極磁鐵主體(252)的磁鐵053)、從所述磁極磁鐵主體052)向所述小齒輪(58)的齒面部延伸的延伸部OM)、 與該延伸部0 )的徑向外周側抵接的密封裝置0陽)，所述傳感器部(261)從所述磁極磁鐵部051)的徑向外側與所述磁鐵(25 對置，所述磁極傳感器裝置O50)以所述磁極磁鐵主體(25 和所述密封裝置(25 在所述電動機軸(57)的軸向鄰接配置的方式而構成。
2.如權利要求1所述的輔助組件的磁極傳感器構造，其特徵在於，所述電動機軸(57) 為一端由保持所述無刷電動機(1 的定子(8 的電動機磁軛部(7 經由軸承(92)支承，並且另一端在所述小齒輪(58)的外端部的位置由所述組件箱體(50)支承的兩點支承構造。
3.如權利要求1所述的輔助組件的磁極傳感器構造，其特徵在於，所述延伸部(254)形成為比所述磁極磁鐵主體(25 小徑的筒狀，所述密封裝置(25 在比所述磁鐵(25 小徑的範圍配置。
4.如權利要求1所述的輔助組件的磁極傳感器，其特徵在於，所述磁極磁鐵部(251)在所述延伸部0 )的相反側與所述轉子(86)抵接。
全文摘要
本發明提供一種能夠將在電動機軸設置的小齒輪的齒面部較長設定的輔助組件的磁極傳感器構造。其具有輔助組件(16)、無刷電動機(15)、小齒輪(58)、檢測轉子(86)的旋轉角度的磁極傳感器裝置(250)、基於轉子(86)的旋轉角度控制無刷電動機(15)的通電的驅動裝置(102)。磁極磁鐵部(251)具備設置於磁極磁鐵主體(252)的磁鐵(253)、從磁極磁鐵主體(252)向小齒輪(58)的齒面部延伸的延伸部(254)、與延伸部(254)的徑向外周側抵接的密封裝置(255)。傳感器部(261)從磁極磁鐵部(251)的徑向外側與磁鐵(253)對置。磁極傳感器裝置(250)以磁極磁鐵主體(252)和密封裝置(255)在電動機軸(57)的軸向鄰接配置的方式而構成。
文檔編號B62M6/50GK102207367SQ20111007338
公開日2011年10月5日 申請日期2011年3月25日 優先權日2010年3月30日
發明者小林直樹, 黑木正宏 申請人:本田技研工業株式會社