JP7246001B2 - モータユニット及び電動自転車 - Google Patents

Description

本発明は、モータユニット及び電動自転車に関し、より詳細には、基板とモータとを有するモータユニット及び電動自転車に関する。

特許文献１には、従来のモータ駆動ユニットが開示されている。この特許文献１に記載のモータ駆動ユニットは、モータと基板とを備えている。モータは、ユニットケースの一側面に取り付けられている。基板は、ユニットケースの内側面のうち、モータ側とは反対側の内側面に取り付けられている。

基板の実装面は、モータ側に向く面である。モータは、基板に対してハーネスを介して接続されている。

国際公開第２０１４／００９９９５号

ところで、特許文献１記載のモータユニットでは、モータと基板とが、ユニットケースに対して、互いに反対側の側面に取り付けられているため、小型化が難しい。モータと基板との間の距離を短縮しようとしても、特許文献１記載のモータユニットでは、基板におけるハーネスの実装面がモータ側を向いているため、基板とモータとの距離を短縮しにくいという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされ、モータに対して基板を近付けて、小型化を図ることが可能なモータユニット及び電動自転車を提供することを目的とする。

本発明に係る一態様のモータユニットは、基板と、モータと、少なくとも１つの通電部材とを備える。前記基板は、厚さ方向に並ぶ第一面及び第二面を有する。前記モータは、少なくとも１つの端子を有し、前記厚さ方向において前記第一面よりも前記第二面の近くに配置される。前記通電部材は、前記第一面に実装されている。前記基板は、前記第一面から前記第二面まで貫通して前記端子又は前記通電部材が通される少なくとも１つの貫通部を有する。前記通電部材は、少なくとも一部が変形可能であり、前記端子に接続されている。

本発明に係る一態様の電動自転車は、フレームと、フレームに取り付けられた前記モータユニットと、車輪とを備える。前記車輪は、フレームに取り付けられており、モータユニットから出力された動力により回転する。

本発明に係る上記態様のモータユニット及び電動自転車は、モータに対して基板を近付けて、小型化を図ることができる、という利点がある。

図１は、本発明の一実施形態に係る電動自転車の側面図である。 図２は、同上の電動自転車のモータユニットの拡大図である。 図３は、図２におけるＡ－Ａ線断面図である。 図４は、同上のモータと第一分割体と基板との分解斜視図である。 図５は、同上の基板の拡大斜視図である。 図６は、同上の基板において通電部材と端子とを接続した状態を示す断面図である。 図７は、図２のＢ部分の拡大図である。 図８は、変形例１に係るモータユニットの基板の拡大斜視図である。 図９は、変形例１に係るモータユニットの通電部材と端子とを接続した状態を示す断面図である。 図１０は、変形例２に係るモータユニットの通電部材と端子とを接続した状態を示す断面図である。 図１１は、変形例３に係るモータユニットの断面図である。 図１２は、変形例４に係るモータユニットの断面図である。

（１）実施形態
（１．１）概要
本実施形態に係るモータユニット５は、図６に示すように、基板８と、少なくとも１つの通電部材８４と、モータ７とを備える。基板８は、厚さ方向に並ぶ第一面８１と第二面８２とを有する。通電部材８４は、例えば、電気配線８５１を含むハーネス８５であり、基板８の第一面８１に実装されている。モータ７は、基板８の第一面８１よりも第二面８２の近くに配置されている。モータ７は、通電部材８４に接続される端子７６を有する。

基板８には、第一面８１から第二面８２までを貫通する少なくとも１つの貫通部８３が形成されている。貫通部８３には、端子７６又は通電部材８４が通される。通電部材８４の少なくとも一部は変形可能である。

このため、本実施形態に係るモータユニット５によれば、モータ７に対して基板８を近付けることができ、モータユニット５の小型化を図ることができる。また、本実施形態に係るモータユニット５によれば、基板８とモータ７とを近付けても、基板８とモータ７の端子７６とがはんだで固定されておらず、基板８に対して端子７６が拘束されていない。このため、基板８及びモータ７が振動しても、端子７６から掛かる力により基板８に生じる応力を低減することができる。

（１．２）詳細
以下、本実施形態に係るモータユニット５について説明する。以下では、モータユニット５の一例として、電動自転車１に用いられるモータユニット５を説明する。ただしこれは、本開示に係るモータユニット５の一例に過ぎず、本開示に係るモータユニット５の用途を電動自転車１に限る意図ではない。

（１．２．１）電動自転車
電動自転車１は、電気的な動力を用いて走行可能な自転車である。本実施形態では、電動自転車１は、使用者の踏む力（「踏力」という場合がある）をモータ７により補助する電動アシスト自転車であるが、本開示では、モータ７のみで自走可能な自転車であってもよい。要するに、本開示に係る電動自転車１は、電動アシスト自転車であってもよいし、モータ７のみで自走可能な自転車であってもよい。電動自転車１は、図１に示すように、フレーム２と、複数の車輪４と、バッテリ装置３と、ハンドル９３と、サドル９４と、クランクアーム９０及びペダル９１と、モータユニット５と、を備える。複数の車輪４は、前輪４１と後輪４２とを有する。

ここで、本開示では、電動自転車１の進む方向を「前方向」とし、その反対方向を「後方向」として定義する。また、前方向及び後方向の２方向を「前後方向」として定義し、前後方向に直交しかつ水平面に沿う２方向を「左右方向」として定義する。

フレーム２は、少なくとも、前輪４１，後輪４２及びバッテリ装置３を保持可能な骨組みである。フレーム２は、本実施形態では、アルミニウムを主成分とするアルミニウム合金で構成される。ただし、本開示では、フレーム２は、アルミニウム合金に限らず、鉄，クロムモリブデン鋼，ハイテンスチール，若しくはチタン等の金属，又はカーボン等で構成されてもよい。

フレーム２は、複数のパイプを含む。フレーム２は、本実施形態では、複数のパイプとして、下パイプ２０，立パイプ２１，複数（本実施形態では２つ）のチェーンステー２２，複数（本実施形態では２つ）のシートステー２３，上パイプ２４，ヘッドパイプ２５及び前ホーク２６を備える。さらに、フレーム２は、ボトムブラケット２７を備える。

ここで、本開示でいう「パイプ」とは、細長くて中空な部材を意味し、断面の形状は特に限らない。例えば、パイプは、断面正円形又は断面長円形（楕円形を含む）等の円形断面だけでなく、断面正方形，断面長方形，断面六角形等の多角形断面を含む。

ボトムブラケット２７は、少なくとも、下パイプ２０の下端部とチェーンステー２２の前方向の端部とが接続される部分である。本実施形態では、ボトムブラケット２７には、下パイプ２０及びチェーンステー２２に加えて、立パイプ２１の下端部が接続される。モータユニット５は、本実施形態では、ボトムブラケット２７に取り付けられる。

下パイプ２０は、ボトムブラケット２７とヘッドパイプ２５とをつなぐパイプである。下パイプ２０は、ボトムブラケット２７の前後方向における前側の端部からヘッドパイプ２５まで延びており、その長手方向において、前方向に行くに従って上方向に行くように傾斜する。本実施形態では、下パイプ２０には電池パック３２が着脱可能に取り付けられる。

立パイプ２１は、サドル９４を保持するパイプである。本実施形態では、立パイプ２１は、ボトムブラケット２７と上パイプ２４とをつなぐ。立パイプ２１は、本実施形態では、ボトムブラケット２７の上端部から上パイプ２４よりも上方まで延びており、その長手方向において、後方向に行くに従って上方向に行くように傾斜する。立パイプ２１は、立パイプ２１の長手方向に沿って移動し得るようにサドル９４を保持する。

複数のチェーンステー２２は、ボトムブラケット２７とシートステー２３とをつなぐパイプである。各チェーンステー２２は、ボトムブラケット２７の後方向の端部からシートステー２３の後方向の端部まで延びる。本実施形態では、チェーンステー２２は、左右方向に離れて２つあり、２つのチェーンステー２２の間に、後輪４２が配置される。チェーンステー２２の後方向の端部には、後輪４２の軸（後輪軸４２１）が取り付けられる軸受け２２１が形成されており、後輪４２が回転し得るように取り付けられる。

複数のシートステー２３は、立パイプ２１の上端部とチェーンステー２２とをつなぐパイプである。各シートステー２３は立パイプ２１の上端部からチェーンステー２２の後方向の端部まで延びており、その長手方向が、後方向に行くに従って下方向に行くように傾斜する。ここで言う「立パイプ２１の上端部」とは、立パイプ２１の上方向の先端から立パイプ２１の長手方向に沿って下方向に一定の寸法位置する部分までの一定の範囲を有する部分を意味する。本実施形態では、シートステー２３は、左右方向に離れて２つあり、２つのチェーンステー２２に対して一対一で接続される。

上パイプ２４は、ヘッドパイプ２５と立パイプ２１とをつなぐパイプである。より詳細には、上パイプ２４は、ヘッドパイプ２５と立パイプ２１の上端部とをつなぐ。上パイプ２４の長手方向の後側の端部は、立パイプ２１の上端部に接続されている。上パイプ２４は、立パイプ２１の上端部からヘッドパイプ２５まで延びており、その長手方向において前方向に行くほど上方に位置するように傾斜する。本実施形態では、フレーム２は、上パイプ２４と立パイプ２１とをつなぐ補強パイプ２４１を有する。

ヘッドパイプ２５は、上パイプ２４の前方向の端部と下パイプ２０の前方向の端部とが接続されるパイプである。ヘッドパイプ２５は、前ホーク２６とハンドル９３とを、ヘッドパイプ２５の中心軸回りに回転し得るように支持する。

前ホーク２６は、前輪４１の軸（前輪軸４１１）回りに回転し得るように前輪４１が取り付けられるパイプである。前ホーク２６は、前輪軸４１１を支持する一対のレッグ２６１と、レッグ２６１の上端部からヘッドパイプ２５の中心軸に沿って上側に延びたステアリングコラム２６２とを有する。前ホーク２６は、ステアリングコラム２６２がヘッドパイプ２５に嵌め込まれることで、ヘッドパイプ２５に取り付けられている。ステアリングコラム２６２の上端部には、ハンドル９３が取り付けられている。これにより、ハンドル９３がヘッドパイプ２５の中心軸回りに回転すると、前ホーク２６がヘッドパイプ２５の中心軸回りに回転し、前輪４１がヘッドパイプ２５の中心軸回りに回転する。

前輪４１は、前後方向に並ぶ２つの車輪４のうちの前側の車輪４である。前輪４１は、本実施形態では、前ホーク２６によって、前輪軸４１１回りに回転し得るように支持される。前輪軸４１１の長手方向は、左右方向に平行である。前輪４１は、本実施形態では、モータユニット５から動力の伝達を受けない車輪４である。

後輪４２は、前後方向に並ぶ２つの車輪４のうちの後側の車輪４である。後輪４２は、本実施形態では、２つのチェーンステー２２によって、後輪軸４２１回りに回転可能に支持される。後輪軸４２１の長手方向は、左右方向に平行である。後輪４２は、本実施形態ではリアスプロケット４２２（ここでは、カセットスプロケット）を有しており、モータユニット５の駆動スプロケット５７に動力伝達体９２（ここでは、チェーン）を介して連結される。これにより、モータユニット５の動力が後輪４２に伝達され得る。

バッテリ装置３は、モータユニット５に対して、電力を供給する装置である。ただし、本開示では、バッテリ装置３は、モータユニット５に加えて、ヘッドライト，又はモータ７のＯＮ／ＯＦＦの操作部等に電力を供給するように構成されてもよい。バッテリ装置３は、電気的エネルギーを蓄える二次電池としての電池パック３２と、電池パック３２をモータ７に電気的に接続するバッテリ装着部３１と、を備える。

（１．２．２）モータユニット
モータユニット５は、電動自転車１において、電気的な動力を発生させる装置である。モータユニット５で発生した動力は、動力伝達体９２を介して、車輪４２に伝達する。モータユニット５は、ペダル９１から踏力の入力があると、駆動補助出力を発生させる。なお、本開示でいう「駆動補助出力」とは、踏力に対して、モータ７を用いて補う力を意味する。モータユニット５は、本実施形態では、ペダル９１及びクランクアーム９０から踏力の入力があると、その踏力の入力値（ここでは入力軸５４の回転数及びトルク）を検出し、入力値に応じて、駆動補助出力を動力伝達体９２に対して出力する。

ここで、図２には、モータユニット５の拡大図を示す。図２では、ユニットケース５１の一部を破断している。図３は、図２におけるＡ－Ａ線断面図である。モータユニット５は、図３に示すように、ユニットケース５１と、入力軸５４と、入力体５５と、出力体５６と、駆動スプロケット５７と、ワンウェイクラッチ５８１，５８２と、減速機構５９と、モータ７と、基板８と、を備える。

ユニットケース５１は、モータユニット５の機器を収める。ユニットケース５１は、本実施形態では、入力軸５４，入力体５５，出力体５６，ワンウェイクラッチ５８１，５８２，及び減速機構５９等を収容する。ユニットケース５１は、本実施形態では、アルミニウム合金により構成されているが、本開示では、ステンレス鋼，スチール，カーボン，又は合成樹脂等で構成されてもよい。ユニットケース５１は、本実施形態では、ダイカストにより形成されている。ユニットケース５１は、本実施形態では、第一分割体５２と、第二分割体５３とを備える。

第一分割体５２は、一方向（ここでは、右方向）に向いた開口面を有する有底筒状に形成されている。第一分割体５２は、左右方向において開口面側とは反対側（ここでは左側）に位置する第一側壁５２１と、第一側壁５２１の周縁から一方向（右方向）に突出した第一周壁５２５とを備える。本実施形態では、第一側壁５２１と第一周壁５２５とは一体である。

第一側壁５２１には、入力軸５４が通される第一貫通孔５２２と、モータ７の出力軸７４が通されるモータ用貫通孔５２３（図４参照）と、モータ７の端子７６が通される端子用孔５２４（図４参照）が形成されている。第一側壁５２１の外面（モータユニット５の外側面）には、モータ７が固着具を介して取り付けられる。第一側壁５２１にモータ７が取り付けられると、モータ７の出力軸７４はモータ用貫通孔５２３に通され、モータ７の端子７６は端子用孔５２４に通される。

第二分割体５３は、一方向とは反対方向（ここでは、左方向）に向いた開口面を有する有底筒状に形成されている。第二分割体５３は、左右方向のうち開口面側とは反対側（ここでは右側）に位置する第二側壁５３１と、第二側壁５３１の周縁から一方向（左方向）に突出した第二周壁５３３とを備える。本実施形態では、第二側壁５３１と第二周壁５３３とは一体である。第二側壁５３１には、左右方向において、第一貫通孔５２２と同心である第二貫通孔５３２が形成されている。

ユニットケース５１では、第一周壁５２５の端面と第二周壁５３３の端面とが合わさり、第一分割体５２の開口面と第二分割体５３の開口面とが合わさっている。この状態において、第一周壁５２５と第二周壁５３３とは、固着具によって連結される。これによって、第一分割体５２と第二分割体５３とは、互いに固定される。ユニットケース５１に対し、第二貫通孔５３２及び第一貫通孔５２２には、入力軸５４が通されており、要するに、入力軸５４は、ユニットケース５１を左右方向に貫通する。

入力軸５４は、クランクアーム９０からの踏力が入力される軸体である。入力軸５４は、本実施形態では、第一貫通孔５２２に対して同心状となるように、第一分割体５２に取り付けられた軸受６５０と、第二貫通孔５３２に対して同心状となるように第二分割体５３に取り付けられた軸受６５１と、で支持されている。これにより、入力軸５４は、ユニットケース５１に対して、左右方向に延びた軸５４１回りに回転し得る。

ここで、本開示でいう「軸」とは、物体の回転運動の中心となる一定直線を意味する。本実施形態では、入力軸５４の軸５４１（回転軸）は、第一分割体５２に取り付けられた軸受６５０と第二分割体５３に取り付けられた軸受６５１とで回転可能に支持された入力軸５４の中心軸によって実現されている。本実施形態に係る「軸受」は、ボールベアリングであるが、本開示では、ころ軸受，すべり軸受，又は流体軸受等であってもよい。

入力軸５４の両端部の各々には、クランクアーム９０が取り付けられている。入力軸５４は、クランクアーム９０から軸５４１回りの踏力が入力されると、軸５４１回りに回転する。入力軸５４には、入力体５５が取り付けられている。

入力体５５は、入力軸５４の回転動力を出力体５６に伝達する部材である。入力体５５は、入力軸５４と同軸上に配置されており、入力軸５４の外周面に取り付けられている。入力体５５は、左右方向に平行な中心軸を有する円筒状に形成されている。入力体５５の内周面には、中心軸方向（ここでは左右方向）の少なくとも一部に、第一結合部５５１が形成されている。一方、入力軸５４の長手方向の一部には、第一結合部５５１に連結される第二結合部５４２が形成されている。第一結合部５５１及び第二結合部５４２は、例えば、スプライン，セレーション，又は，キー及びキー溝等により構成される。これによって、入力体５５は、入力軸５４に対して、少なくとも軸５４１回りに固定されている。本実施形態では、入力体５５と入力軸５４とは別部品（別体）であるが、一体であってもよい。

出力体５６は、入力体５５から受けた回転動力を駆動スプロケット５７に伝達する部材である。出力体５６は、入力軸５４と同軸上に配置されている。出力軸７４は、入力体５５と同軸上において、入力体５５の外周面に取り付けられた軸受６５２と、第二貫通孔５３２に対して同心状となるように第二分割体５３に取り付けられた軸受６５１とで、軸５４１回りに回転可能に支持されている。出力体５６は、出力部５６１と、歯部５６２とを備える。本実施形態では、出力部５６１と歯部５６２とは一体である。

出力部５６１は、駆動スプロケット５７が取り付けられる部分である。駆動スプロケット５７は、出力部５６１に取り付けられると、出力部５６１に対して固定される。出力部５６１は、出力体５６の左右方向における外側（ここでは右側）の端部に形成されており、ユニットケース５１から突出している。

歯部５６２は、減速機構５９につながっている。具体的には、歯部５６２は、減速機構５９が有する歯車（第二伝達歯車６２）にかみ合っている。したがって、減速機構５９から出力部５６１に入力された動力は、駆動スプロケット５７に伝達される。

入力体５５と出力体５６との間には、ワンウェイクラッチ５８１が配置されている。ここで、電動自転車１を前方向に加速するときの、軸５４１回りの一回転方向を加速方向とする。一方、電動自転車１を前方向に対して減速するときの軸５４１回りの一回転方向を減速方向とする。

ワンウェイクラッチ５８１は、入力体５５が出力体５６に対して、加速方向に回転すると、入力体５５と同じ角速度で出力体５６を軸５４１回りの加速方向に回転させる。一方、ワンウェイクラッチ５８１は、入力体５５が出力体５６に対して、減速方向に回転すると、入力体５５から出力体５６への回転動力の伝達を遮断する。したがって、減速機構５９から出力体５６に入力された動力によって、出力体５６が入力体５５に対して加速方向に回転した場合、すなわち、入力体５５が出力体５６に対して減速方向に回転した場合、ワンウェイクラッチ５８１は、出力体５６から入力体５５への回転動力の伝達を遮断する。

クランクアーム９０から、入力軸５４に対して、加速方向の回転動力が掛かると、入力軸５４が軸５４１回りの加速方向に回転し、入力軸５４の回転に従って入力体５５が加速方向に回転する。入力体５５が軸５４１回りの加速方向に回転すると、その回転動力は、ワンウェイクラッチ５８１を介して出力体５６に伝達する。すると、入力体５５は、出力体５６を軸５４１回りの加速方向に回転させ、駆動スプロケット５７を軸５４１回りの加速方向に回転させる。駆動スプロケット５７は、動力伝達体９２を介してリアスプロケット４２２を回転させ、後輪４２を回転させる。これにより、電動自転車１は前方向に進む。

モータ７は、駆動電力の供給を受けて回転動力を出力する。本開示でいう「駆動電力」とは、モータ７を駆動するための電力を意味する。駆動電力は、基板８に形成された制御部から供給される電力である。制御部はバッテリ装置３に接続されている。モータ７は、金属カップ７１と、ステータ７２と、ロータ７３と、出力軸７４とを備える。

金属カップ７１は、ステータ７２とロータ７３とを収容する。金属カップ７１は、一方向（ここでは右方向）に開口面を有する有底筒状に形成されており、第一分割体５２に取り付けられる。第一分割体５２に金属カップ７１が取り付けられると、金属カップ７１の開口面は、第一側壁５２１の外面に対向する。

ステータ７２は、金属カップ７１の内側に取り付けられており、金属カップ７１に対して固定されている。ステータ７２は、本実施形態では、円筒状に形成されており、金属カップ７１の内周面に嵌め込まれている。ロータ７３は、ステータ７２の内側に配置されており、ステータ７２に対して回転可能である。ロータ７３には出力軸７４が取り付けられている。

出力軸７４は、モータ７の回転動力を出力する。出力軸７４は、ロータ７３に対して固定されている。出力軸７４の長手方向におけるロータ７３とは反対側の端部は、金属カップ７１が第一分割体５２に取り付けられると、モータ用貫通孔５２３（図４参照）を介して、ユニットケース５１内に通される。出力軸７４は、金属カップ７１に取り付けられた軸受６５３と、第二分割体５３に取り付けられた軸受６５４と、に左右方向に延びた軸７４１回りに回転可能に支持されている。出力軸７４において、ユニットケース５１内に通される箇所には、減速機構５９につながる歯部７４２が形成されている。

減速機構５９は、モータ７の出力軸７４からの回転動力を受け、当該回転動力を、減速した上で出力体５６に伝達する。減速機構５９は、本実施形態では、伝達回転軸６０と、第一伝達歯車６１と、第二伝達歯車６２とを備える。

伝達回転軸６０は、左右方向に延びた軸６０１回りに回転可能である。伝達回転軸６０は、第一分割体５２に取り付けられた軸受６５５と、第二分割体５３に取り付けられた軸受６５６と、で支持されている。伝達回転軸６０には、第一伝達歯車６１と、第二伝達歯車６２とが同軸上に取り付けられている。

出力軸７４を支持する軸受６５４は、出力軸７４と略直交する方向のうちの伝達回転軸６０と出力軸７４とが並ぶ方向に観て、伝達回転軸６０を支持する軸受６５６と少なくとも一部が重なるように配置される。ここで、出力軸７４の長手方向におけるロータ７３とは反対側の端部を支持する軸受６５４を、出力軸７４の長手方向において、第二伝達歯車６２よりも、ロータ７３とは反対側の端部側に配置することが望ましい。本構成により、出力軸７４の軸受６５３と軸受６５４との間の距離を長く取ることができ、出力軸７４の回転が安定する。そのため、出力軸７４の歯部７４２と第一伝達歯車６１との歯当たりが改善し、モータユニット５の耐久性が向上する。

第一伝達歯車６１は、モータ７の出力軸７４の歯部７４２にかみ合っている。第一伝達歯車６１は、出力軸７４の軸７４１回りの回転動力を受け、軸６０１回りに回転し得る。第一伝達歯車６１と伝達回転軸６０との間には、ワンウェイクラッチ５８２が配置されている。ワンウェイクラッチ５８２は、伝達回転軸６０に対して、第一伝達歯車６１が軸６０１回りにおける加速方向に回転すると、第一伝達歯車６１と同じ角速度で伝達回転軸６０を軸６０１回りの加速方向に回転させる。一方、ワンウェイクラッチ５８２は、第一伝達歯車６１が伝達回転軸６０に対して、軸６０１回りの減速方向に回転すると、第一伝達歯車６１と伝達回転軸６０との間の回転動力の伝達を遮断する。したがって、例えば、伝達回転軸６０が軸６０１回りの加速方向に回転しているときに、モータ７の出力軸７４の軸７４１回りの回転が止まった場合、第一伝達歯車６１が伝達回転軸６０に対して、軸６０１回りの減速方向に回転する。この場合、ワンウェイクラッチ５８２により、伝達回転軸６０と第一伝達歯車６１との間の動力の伝達が遮断される。

第二伝達歯車６２は、出力体５６の歯部５６２にかみ合っている。第二伝達歯車６２は、伝達回転軸６０に対して固定されており、伝達回転軸６０の軸６０１回りの回転に対し、同じ角速度で軸６０１回りに回転する。第二伝達歯車６２は、本実施形態では、伝達回転軸６０とは別部品（別体）であるが、第二伝達歯車６２と伝達回転軸６０とは一体でもよい。

モータ７の出力軸７４が軸７４１回りの加速方向に回転すると、第一伝達歯車６１は、軸６０１回りの加速方向に回転する。第一伝達歯車６１の軸６０１回りの加速方向の回転動力は、ワンウェイクラッチ５８２を介して、伝達回転軸６０に伝達され、出力体５６を加速方向に回転させる。また、上述したように、クランクアーム９０から入力された踏力による動力も、出力体５６に伝達される。これにより、出力体５６では、踏力による力と、モータ７からの駆動補助出力とが合わさる。要するに、本実施形態に係るモータユニット５は、いわゆる一軸式のモータユニット５である。

また、電動自転車１が前方向に進んでいるときに、モータ７による出力が止まると、伝達回転軸６０に対して、第一伝達歯車６１が、軸６０１回りの減速方向に回転する。したがって、伝達回転軸６０と第一伝達歯車６１との間の動力の伝達は遮断される。例えば、モータ７への駆動電力の供給が停止した場合等、モータ７の駆動が停止した場合でも、駆動スプロケット５７に減速方向の回転動力を加えるのを抑え、また、クランクアーム９０に過度な負荷が掛かるのを抑えることができる。

本実施形態に係るモータユニット５は、図３に示すように、トルク検出部６３と、回転数検出部６４と、制御部を有する基板８と、を更に備える。トルク検出部６３，回転数検出部６４，及び基板８はユニットケース５１に収容されている。

トルク検出部６３は、踏力の入力を受けたときに、入力軸５４に発生したトルクを検出する。トルク検出部６３は、本実施形態では、磁歪式のトルクセンサである。ただし、本開示では、トルク検出部６３は、磁歪式のトルクセンサに限らず、ポテンショメータを用いた方式であってもよい。

回転数検出部６４は、入力軸５４の単位時間当たりの回転数を検出する。回転数検出部６４は、入力体５５に設けられた検知体６４１と、第一分割体５２に取り付けられた検知素子６４２とを備える。回転数検出部６４は、本実施形態では、光学式の検出器であるが、本開示では、電磁式であってもよい。

基板８は、本実施形態では、プリント基板である。基板８は、制御部を有する。制御部は、トルク検出部６３からの電気信号及び回転数検出部６４からの電気信号が入力されると、この電気信号に基づいてロータ７３の角速度を制御する。制御部は、例えば、マイクロコンピュータを主構成要素とし、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶部に記憶されたプログラムを実行することで、各要素の動作を制御することができる。

基板８は、本実施形態では、第一分割体５２の第一側壁５２１に沿って配置されており、モータ７の出力軸７４の長手方向（ここでは左右方向）に見て、少なくともモータ７の一部に重なっている。基板８の厚さ方向は、本実施形態では、出力軸７４の長手方向に平行である。基板８は、厚さ方向に並ぶ第一面８１と第二面８２とを備える。

第一面８１は、基板８の一対の主面のうち、モータ７側とは反対側（ここでは右側）を向く面である。第一面８１は、本実施形態では、電気部品８１１の実装面であり、複数の電気部品８１１が実装されている。本開示において「第一面８１に実装される」とは、電気部品８１１等の実装部品が、第一面８１に沿って配置された状態で基板８に取り付けられていることを意味する。すなわち、「第一面８１に実装される」は、基板８の第一面８１に配置された実装部品が第一面８１にはんだで固定されていることのほか、基板８の第一面８１に沿って配置された実装部品が、第２面８２にはんだで固定されていることも含む。

電気部品８１１は、本実施形態では、例えば，コンデンサ，集積回路（ホールＩＣ），ＦＥＴ（電界効果トランジスタ；Field effect transistor）８１２，ダイオード，コイル，抵抗器，又はコネクタ等である。ＦＥＴ８１２は、モータ７に電力を供給するためのスイッチング素子である。本実施形態では、スイッチング素子は、接合型ＦＥＴと、ＭＯＳＦＥＴと、ＭＥＳＦＥＴであってもよい。

第二面８２は、第一分割体５２の第一側壁５２１の内面に対向する面であり、基板８の一対の主面のうち、モータ７側（ここでは左側）を向く面である。第二面８２の少なくとも一部は、モータ７のユニットケース５１側の面７００（ここでは右側の面）に対向している。本実施形態では、モータ７は、第一面８１よりも第二面８２に近い位置に配置されている。すなわち、モータ７と第二面８２との距離は、モータ７と第一面８１との距離よりも短い。

ただし、本開示では、モータ７と基板８との間の距離は特に限らない。基板８の第二面８２とモータ７とは、接触していてもよいし、間に隙間が介在してもよい。また、本実施形態では、モータ７は、出力軸７４の長手方向にみて、基板８に重なっているが、本開示では、重なっていなくてもよい。

図４は、モータ７と、第一分割体５２と、基板８との分解斜視図である。モータ７は、図４に示すように、第一分割体５２の外側面に当たる面７０１から突出する突出部７５と、突出部７５に設けられた複数の端子７６とを備える。

突出部７５は、第一分割体５２の端子用孔５２４に通される。突出部７５の先端面は、基板８に対向する。突出部７５の先端面は、本実施形態では、基板８の第二面８２との間に隙間がある。複数の端子７６は、突出部７５の先端面から、基板８に向かって突出しており、左右方向における基板８側に沿って延びている。本実施形態に係る端子７６を「オス端子７６２」という場合がある。

基板８は、複数（ここでは３つ）の貫通部８３を有する。複数の貫通部８３は、本実施形態では、複数の端子７６が通される孔であり、第一面８１から第二面８２まで貫通する。貫通部８３は、本実施形態では、左右方向にみて長円形に形成されている。ただし、本開示では、貫通部８３は、楕円形，四角形，円形，又は多角形等であってもよい。また、本開示では、貫通部８３は、本実施形態における複数の孔がつながった１つの孔であってもよいし、基板８の外縁部から切り欠かれた切欠きであってもよい。

基板８は、第一分割体５２の第一周壁５２５で位置決めされ、この状態でねじ等の固着具で第一分割体５２に取り付けられる。第一分割体５２の第一側壁５２１の所定位置に基板８が取り付けられ、モータ７が第一分割体５２の第一側壁５２１の外面に取り付けられると、図５に示すように、端子７６は貫通部８３に通され、基板８の第一面８１から突出する。本実施形態では、複数の端子７６は、複数の貫通部８３に対して一対一で通される。各貫通部８３に、対応する端子７６が通されると、本実施形態では、貫通部８３の内周面と端子７６との間に隙間がある。

モータ７の端子７６には、図６に示すように、通電部材８４が接続される。通電部材８４は、制御部に接続されており、モータ７の端子７６に接続されることで、モータ７に電力を送る電路の一部を構成する。通電部材８４は、本実施形態では、ハーネス８５である。本実施形態に係るハーネス８５は、例えば、複数の電線を有するワイヤーハーネスである。そして、ワイヤーハーネス８５における複数の電線の少なくとも１本がモータ７の端子７６に接続されている。ただし、本開示では、ハーネス８５でなくてもよく、ワイヤ又はばね体８６（変形例２参照）等で構成されてもよい。

ハーネス８５は、導体を含む電気配線８５１と、電気配線８５１の先端に設けられたコネクタ８５３とを備える。電気配線８５１の長手方向の端部は、基板８の第一面８１に実装される。

電気配線８５１は、全長にわたって変形可能であり、本実施形態では、全長にわたって柔軟性を有する。ただし、本開示では、長手方向の一部が変形可能であればよく、全長が変形可能でなくてもよい。電気配線８５１は、接続部８５２を有する。接続部８５２は、電気配線８５１の端部に形成されており、基板８の回路に接続される。本実施形態では、接続部８５２は、基板８の第二面８２に形成された回路にはんだで接続されている。電気配線８５１の長手方向において、接続部８５２とは反対側の端部にはコネクタ８５３が設けられている。

コネクタ８５３は、通電部材８４のうちモータ７の端子７６に接続される部分である。コネクタ８５３は、本実施形態ではメスコネクタ８５５である。コネクタ８５３が端子７６に接続されると、コネクタ８５３の先端面は第一面８１に対向する。コネクタ８５３の先端面は、本実施形態では、第一面８１から離れているが、本開示では、第一面８１に対して当たっていてもよい。要するに、コネクタ８５３は、基板８の厚さ方向において、第二面８２よりも第一面８１の近くに位置している。

これにより、本実施形態に係るモータユニット５では、基板８に対して端子７６がはんだ等で拘束されていないため、モータユニット５が振動しても、端子７６から掛かる力により基板８に生じる応力を低減することができる。

図７は、図２におけるＢ部分の拡大図である。基板８には、電気部品８１１として、複数（ここでは６つ）のＦＥＴ８１２が実装されている。ＦＥＴ８１２は、基板８に形成された回路、及び基板８の第一面８１に実装されたハーネス８５を介して端子７６に接続される。複数のハーネス８５の接続部８５２のうちの２つは、本実施形態では、図７に示すように、基板８の厚さ方向にみて、貫通部８３とＦＥＴ８１２（スイッチング素子）との間にある。

ここで、本開示において接続部８５２が「貫通部８３とスイッチング素子との間にある」とは、複数の貫通部８３が形成されている場合、複数の貫通部８３をつなぐ仮想線Ｓとスイッチング素子（ここではＦＥＴ８１２）との間に接続部８５２があることを意味する。本開示では、接続部８５２が仮想線Ｓ上に位置していてもよく、接続部８５２の少なくとも一部が仮想線Ｓよりもスイッチング素子側に位置していればよい。本実施形態では、複数の接続部８５２のうちの２つが、基板８の厚さ方向にみて、貫通部８３よりもＦＥＴ８１２側にある。本開示では、複数の接続部８５２のうちの１つが貫通部８３とＦＥＴ８１２との間に位置し、その他が貫通部８３とＦＥＴ８１２との間以外の箇所に位置してもよい。少なくとも１つの接続部８５２が、基板８の厚さ方向にみて、貫通部８３とスイッチング素子との間にあることで、接続部８５２とスイッチング素子とをつなぐ回路の面積を広く確保することができる。

また、本実施形態では、貫通部８３の外側部分は電気的に絶縁されている。本実施形態では、図７に示すように、少なくとも一点鎖線で囲む部分Ｔには、ランドが形成されていない。本開示において、「貫通部８３の外側部分」とは、基板８の第一面８１において、貫通部８３の周縁部を意味する。本実施形態では、第一面８１における貫通部８３の外側だけでなく、貫通部の内周面にもランドが形成されていない。

このため、本実施形態に係るモータユニット５によれば、仮に端子７６が振動し、端子７６が貫通部８３の周縁に近付いても、モータ７等に電気的な影響が生じるのを抑えることができる。

（２）変形例
実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。

（２．１）変形例１
上記実施形態では、端子７６がオス端子７６２であったが、本変形例では、モータ７の端子７６がメス端子７６１であり、この点で実施形態とは異なる。

図８に示すように、本変形例に係る端子７６の先端面は、基板８の厚さ方向において、第一面８１よりも第二面８２に近い位置に位置している。言い換えると、端子７６の先端面は、基板８の厚さ方向において、第二面８２よりもモータ側に位置している。モータ７の各端子７６は、各貫通部８３に対応する位置に配置される。モータ７の端子７６は、本変形例では、図９に示すように、通電部材８４のコネクタ８５３が差し込まれるように構成される。

通電部材８４は、上記実施形態と同様、ハーネス８５である。通電部材８４は、本変形例では、柔軟性を有する電気配線８５１と、電気配線８５１の先端に接続されたコネクタ８５３とを備える。コネクタ８５３は、オスコネクタ８５４である。コネクタ８５３は、貫通部８３に通され、モータ７のメス端子７６１に差し込まれて接続される。

（２．２）変形例２
上記実施形態では、通電部材８４がハーネス８５であったが、本変形例では、通電部材８４がばね体８６であり、この点で実施形態とは異なる。

図１０に示すように、ばね体８６は、基板８の第一面８１に取り付けられており、要するに、基板８の第一面８１に実装されている。ばね体８６は、導電性を有しており、基板８の回路と端子７６とを電気的に接続する。ばね体８６は弾性を有しており、弾性変形可能である。ばね体８６は、第一片８６１と、第二片８６２と、第三片８６３と、接続片８６４とを備える。第一片８６１，第二片８６２，第三片８６３，及び接続片８６４は、本変形例では、弾性を有する導体によって一体に形成されている。

第一片８６１は、回路に接続されている。第一片８６１の少なくとも一部は、回路に接続される接続部８５２である。第二片８６２は、第一片８６１につながっており、第一面８１から離れる方向に延びている。第三片８６３は、第二片８６２の端部につながっており、第一面８１に沿う方向に延びている。接続片８６４は、第三片８６３につながっており、端子７６（オス端子７６２）に沿って延びている。接続片８６４は、端子７６に対して固着具８６５によって固定されている。

このように、本変形例においても、端子７６と貫通部８３とは、互いに拘束されていないため、モータユニット５が振動しても、端子７６から掛かる力により基板８に生じる応力を低減することができる。

（２．３）変形例３
上記実施形態では、いわゆる一軸式のモータユニット５であったが、図１１に示すように、二軸式のモータユニット５であってもよい。

本変形例に係るモータユニット５は、入力軸５４とは別に、モータ７の出力軸７４からの駆動補助出力を出力する電動回転軸５７３を備える。電動回転軸５７３は、左右方向に延びた軸５７６回りに回転可能である。電動回転軸５７３の長手方向の一方の端部（ここでは右側の端部）には、駆動スプロケット５７として第二駆動スプロケット５７２が取り付けられている。第二駆動スプロケット５７２は、電動回転軸５７３に対して固定されている。電動回転軸５７３の他方の端部（ここでは左側の端部）には、ギア５７５が取り付けられている。ギア５７５は、モータ７の出力軸７４に形成された歯部７４２にかみ合っている。電動回転軸５７３とギア５７５との間には、ワンウェイクラッチ５７４が配置されている。

ワンウェイクラッチ５７４は、電動回転軸５７３に対してギア５７５が加速方向に回転すると、電動回転軸５７３に対して動力を伝達する。一方、電動回転軸５７３に対してギア５７５が減速方向に回転すると、ギア５７５と電動回転軸５７３との間の動力の伝達を遮断する。

本変形例では、動力伝達体９２（図１参照）は、入力軸５４に取り付けられた駆動スプロケット５７としての第一駆動スプロケット５７１と、第二駆動スプロケット５７２と、リアスプロケット４２２（図１参照）とに掛けられている。

本変形例では、電動自転車１では、クランクアーム９０から踏力の入力があるときに、モータ７の出力軸７４が加速方向に回転すると、ギア５７５が加速方向に回転する。ギア５７５の軸５７６回りの回転動力は、ワンウェイクラッチ５７４を介して、電動回転軸５７３に伝達され、第二駆動スプロケット５７２を回転させる。

本変形例に係るモータユニット５は、基板８が電動回転軸５７３と入力軸５４との間に配置されている。モータ７の端子７６は、オス端子７６２であり、基板８の第一面８１から突出している。端子７６には、通電部材８４としてのハーネス８５が接続されている。

（２．４）変形例４
変形例３に係る二軸式のモータユニットは、図１２に示すような構成であってもよい。本変形例は、変形例３と大部分において同じであるため、主に異なる箇所について説明する。

電動回転軸５７３は、軸受６５７と軸受６５８とで、軸５７６回りに回転可能に取り付けられている。軸受６５７は、第一分割体５２の内面に取り付けられている。軸受６５８は、第二分割体５３の内面に取り付けられている。

モータ７の出力軸７４は、軸受６５３と、軸受６５４とで回転可能に支持されている。軸受６５３は、金属カップ７１に取り付けられている。軸受６５４は、第二分割体５３の内面に取り付けられている。軸受６５４は、出力軸７４と略直交する方向のうちの電動回転軸５７３と出力軸７４とが並ぶ方向に観て、軸受６５８と少なくとも一部が重なるように配置される。

ここで、出力軸７４の長手方向におけるロータ７３とは反対側の端部を支持する軸受６５４を、出力軸７４の長手方向において、ギア５７５よりも、ロータ７３とは反対側の端部側に配置することが望ましい。本構成により、出力軸７４の軸受６５３と軸受６５４との間の距離を長く取ることができ、出力軸７４の回転が安定する。そのため、出力軸７４の歯部７４２とギア５７５との歯当たりが改善し、モータユニット５の耐久性が向上する。

（２．５）その他の変形例
以下、実施形態１の変形例を列挙する。

上記実施形態では、モータ７は金属カップ７１を有していたが、本開示では、ステータ７２を樹脂モールドした構造であってもよい。

上記実施形態では、電動自転車１のモータユニット５であるが、本開示では、電動自転車１のモータユニット５に限らない。

実施形態では、動力伝達体９２はチェーンであるが、本開示ではこれに限らない。例えば、動力伝達体９２は、ベルト又はワイヤ等であってもよい。

（３）態様
以上説明したように、第１の態様に係るモータユニット（５）は、基板（８）と、モータ（７）と、少なくとも１つの通電部材（８４）とを備える。基板（８）は、厚さ方向に並ぶ第一面（８１）及び第二面（８２）を有する。モータ（７）は、少なくとも１つの端子（７６）を有し、厚さ方向において、第一面（８１）よりも第二面（８２）の近くに配置されている。通電部材（８４）は、第一面（８１）に実装されている。基板（８）は、第一面（８１）から第二面（８２）まで貫通して端子（７６）又は通電部材（８４）が通される少なくとも１つの貫通部（８３）を有する。通電部材（８４）は、少なくとも一部が変形可能であり、端子（７６）に接続されている。

この態様によれば、モータ（７）に対して基板（８）を近付けることができ、モータユニット（５）の小型化を図ることができる。また、本実施形態に係るモータユニット（５）によれば、基板（８）とモータ（７）とを近付けても、基板（８）とモータ（７）の端子（７６）とがはんだで固定されておらず、基板（８）に対して端子（７６）が拘束されていない。このため、基板（８）及びモータ（７）が振動しても、端子（７６）から掛かる力により、基板（８）に生じる応力を低減することができる。

第２の態様に係るモータユニット（５）では、第１の態様において、通電部材（８４）がハーネス（８５）である。

この態様によれば、端子（７６）との接続作業を容易にすることができる。

第３の態様に係るモータユニット（５）では、第１又は第２の態様において、端子（７６）が第一面（８１）から突出している。通電部材（８４）の端子（７６）に接続された部分は、第二面（８２）よりも第一面（８１）の近くに位置している。

この態様によれば、オス型の端子（７６）を有するモータ（７）を用いても、基板（８）に対して端子（７６）を拘束しないようにできる。

第４の態様に係るモータユニット（５）では、第３の態様において、通電部材（８４）は、少なくとも一部に弾性を有する。通電部材（８４）は、端子（７６）に対し、固着具（８６５）を介して固定されている。

この態様によれば、ハーネス（８５）よりも比較的変形しにくい素材を用いて、モータ（７）と基板（８）の回路との接続を行うことができ、通電部材（８４）が振れることによる損傷を極力抑えることができる。

第５の態様に係るモータユニット（５）では、第１又は第２の態様において、端子（７６）が、第一面（８１）よりも第二面（８２）の近くに位置している。通電部材（８４）が貫通部（８３）に通された状態で、端子（７６）に接続されている。

この態様によれば、メス型の端子（７６）を有するモータ（７）を用いても、基板（８）に対して端子（７６）を拘束しないようにできる。

第６の態様に係るモータユニット（５）では、第１～５のいずれか１つの態様において、第一面（８１）において貫通部（８３）の外側部分が電気的に絶縁されている。

この態様によれば、仮に端子（７６）が振動し、端子（７６）が貫通部（８３）の周縁に近付いても、モータ（７）等に電気的な影響が生じるのを抑えることができる。

第７の態様に係るモータユニット（５）では、第１～６のいずれか１つの態様において、基板（８）に実装されたスイッチング素子（実施形態では、ＦＥＴ（８１２））を更に備える。通電部材（８４）を複数備える。複数の通電部材（８４）の各々は、スイッチング素子に対し回路を介して接続される接続部（８５２）を有する。複数の通電部材（８４）の接続部（８５２）のうちの少なくとも１つの接続部（８５２）が、基板（８）の厚さ方向に見て、貫通部（８３）とスイッチング素子との間にある。

この態様によれば、接続部（８５２）が、基板（８）の厚さ方向に見て、貫通部（８３）よりもスイッチング素子側にあることで、接続部（８５２）とスイッチング素子とをつなぐ回路の面積を広く確保することができる。

第８の態様に係る電動自転車（１）は、フレーム（２）と、フレーム（２）に取り付けられた第１～７のいずれか１つの態様のモータユニット（５）と、車輪（４）とを備える。車輪（４）は、フレーム（２）に取り付けられており、モータユニット（５）から出力された動力により回転する。

この態様によれば、振動によって、モータ（７）の端子（７６）が基板（８）に与える力により生じる応力を低減することができる電動自転車（１）を得ることができる。

第２～第７の態様に係る構成については、モータユニット（５）及び電動自転車（１）に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。

１ 電動自転車
４ 車輪
５ モータユニット
７６ 端子
８ 基板
８１ 第一面
８１２ ＦＥＴ（スイッチング素子）
８２ 第二面
８３ 貫通部
８４ 通電部材
８５ ハーネス
８５２ 接続部
８６５ 固着具

Claims (8)

1. 厚さ方向に並ぶ第一面及び第二面を有する基板と、
   少なくとも１つの端子を有し、前記厚さ方向において前記第一面よりも前記第二面の近くに配置されたモータと、
   前記第一面に実装された少なくとも１つの通電部材と、
   を備え、
   前記基板は、前記第一面から前記第二面まで貫通して前記端子又は前記通電部材が通される少なくとも１つの貫通部を有し、
   前記通電部材は、少なくとも一部が変形可能であり、前記端子に接続されており、
   前記基板は、前記モータの出力軸側に配置されている、
   モータユニット。
2. 前記通電部材がハーネスである、
   請求項１記載のモータユニット。
3. 前記端子が前記第一面から突出し、
   前記通電部材のうち前記端子に接続された部分は、前記第二面よりも前記第一面の近くに位置している、
   請求項１又は請求項２記載のモータユニット。
4. 前記通電部材は、少なくとも一部に弾性を有し、
   前記通電部材は、前記端子に対し、固着具を介して固定されている、
   請求項３記載のモータユニット。
5. 前記端子が、前記第一面よりも前記第二面の近くに位置しており、
   前記通電部材が前記貫通部に通された状態で前記端子に接続されている、
   請求項１又は請求項２記載のモータユニット。
6. 前記第一面において、前記貫通部の外側部分が電気的に絶縁されている、
   請求項１～５のいずれか１つに記載のモータユニット。
7. 前記基板に実装されたスイッチング素子を更に備え、
   前記通電部材を複数備えており、
   前記複数の通電部材の各々は、前記スイッチング素子に対し回路を介して接続される接続部を有し、
   前記複数の通電部材の少なくとも１つの前記接続部が、前記厚さ方向に見て、前記貫通部と前記スイッチング素子との間にある、
   請求項１～６のいずれか１つに記載のモータユニット。
8. フレームと、
   前記フレームに取り付けられた請求項１～７のいずれか１つのモータユニットと、
   前記フレームに取り付けられており、前記モータユニットから出力された動力により回転する車輪と、
   を備えた電動自転車。

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