JPH10114294A - 電動補助動力装置付自転車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】この発明は、トルク検出手段固有の初期値の変
動に関係なく動力補助ができる電動補助動力装置付自転
車の提供にある。 【解決手段】モータ４０を備えた電動補助動力装置付自
転車Ａにおいて、トルク検出手段１００で検出されたペ
ダルの踏み込みトルクの電気信号をＡ／Ｄ変換器１１０
により変換し、先に出力された先出力電圧値Ｅ０を最小
電圧値Ｅｓとして最小値記憶手段２１０に記憶し、その
後に出力される後出力電圧値Ｅ１が最小電圧値Ｅｓより
小さいときは、この最小電圧値Ｅｓを後出力電圧値Ｅ１
によって更新するとともに、後出力電圧値Ｅ１と最小電
圧値Ｅｓとを最小値比較手段２２０で比較し、その差に
基づいて踏み込みトルクを算出手段２３０で算出し、駆
動力を駆動力決定手段２４０で決定し、ペダルの踏力に
応じた動力を補助することによりトルク検出手段１００
の初期値の変動に関係なく動力補助をするようにした電
動補助動力装置付自転車。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、人力走行におい
て電動補助動力装置からの動力の補助を受けて走行する
電動補助動力装置付自転車に関する。

【０００２】

【従来の技術】自転車にモータと減速機構からなる電動
補助動力装置を設けて、上り坂等での走行時に前記電動
補助動力装置から動力を供給して楽な走行ができるよう
にした電動補助動力装置付自転車は広く知られている。
そして、走行中に動力を補助する方法は、走行中にクラ
ンク軸に伝達される回転トルクつまりペダルを踏み込む
ことによって生じる踏み込みトルク（以下踏込という）
の大きさをトルク検出手段で検出し、このトルク検出手
段の出力つまり踏力の大きさに応じて前記モータの出力
を増減するように制御して、踏力に対応した動力を補助
して楽な走行ができるようにしているものである。

【０００３】そして、前記トルク検出手段としては、踏
力に応じて回動する回動部材を設け、この回動部材の回
動角度を例えば可変抵抗器の抵抗値変化で検出する構成
としたもの、あるいは踏力に応じて往復動する偏位部材
を設け、この偏位部材の偏位を薄膜状からなる抵抗被膜
によりブリッジを形成した起歪体に作用させて、前記ブ
リッジを形成する抵抗値変化を電気信号つまり電圧とし
て取り出すように構成したものがある。

【０００４】しかし、前者は安価であることから価格的
の面では有利であるものの、機械接点つまり摺動接点を
有するため耐久性、耐腐食性等の点で問題があり、抵抗
特性の面では直線的な抵抗変化特性が得られないという
問題がある。また、後者は零負荷時の電圧（ブリッジの
バランスの初期化と経年変化）のバラツキが大きく、ま
た設定が難しいという問題がある。

【０００５】いずれにしても上述した構成のトルク検出
手段の構成では、製造の際にトルクセンサーつまりセン
サー素子をトルク検出機構に取り付ける際に、取付位置
のバラツキがありこのバラツキが初期電圧のバラツキと
なることから、センサー素子の取付位置の調整が不可欠
であるとともに、この調整をしたとしても画一的には初
期値を決定することはできず、自転車の車体に取り付け
る際に、改めて調節する必要があることから、組み立て
作業が容易ではないという問題がある。また、トルク検
出手段は自転車の走行中に大きな振動あるいは衝撃を受
けることから、場合によっては前記トルク検出機構に取
り付けられているセンサー素子の位置づれが生じ、この
ことによって初期値が変ってしまい、安定したしかも正
確な動力の補助ができないという問題がある。

【０００６】そして、このような問題を解決するものと
して例えば特開平８−１７５４７０号公報に記載された
パワーアシスト車両の補助動力制御装置がある。この公
報に記載されたものは、ペダルの踏力の大きさを検出す
る踏力検出手段とペダル踏力が入力されていない状態を
検出する踏力非入力時検出手段と、踏力非入力時の踏力
検出値を制御基準値として補助動力の大きさを制御する
補助駆動力制御手段とを設ける構成とし、ペダル踏力が
入力されていない状態でペダル踏力が検出され、この検
出値を基準として補助動力の制御を行うようにしたもの
である。したがって、踏力検出装置の製造および組立誤
差、あるいは経年変化等に起因して踏力検出装置に誤差
が生じた場合にはこの誤差の影響が除去されるとしてい
る。

【０００７】この公報に記載されているパワーアシスト
車両の補助動力制御装置は確かに上記踏力検出装置の製
造および組立誤差、あるいは経年変化等に起因して踏力
検出装置に誤差が生じた場合にはこの誤差の影響が除去
されるという効果を有するものであるが、次のような問
題がある。すなわち踏力非入力時検出手段としてスピー
ド検出値が零であったり踏力検出値が変動しない状態を
検出するものであることから、例えば、停車中にペダル
を踏み込んだ状態であっても、停車していることからス
ピード検出値は零であり、また、この停車中にペダルを
踏み込んでいることから踏力検出値は変動しない状態で
あることから、この状態つまりペダルに踏力が加わった
状態を踏力非入力時の踏力検出値とし、これを制御基準
値として補助動力の大きさが制御されることになること
から、正確な動力補助がなされず、場合によっては本来
の動力が補助されないという事態が生じる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述のように従来の電
動補助動力装置付自転車におけるトルク検出手段は、セ
ンサー素子をトルク検出機構に取り付ける際の取付位置
のバラツキに起因する初期電圧のバラツキを修正するた
めのセンサー素子の取付位置の調整を必要とし、また、
調整をしたとしても画一的には初期値を決定することは
できず、自転車に取り付ける際に、改めて調節する必要
があることから、組み立て作業が容易ではないという問
題があり、また、自転車の走行中に大きな振動あるいは
衝撃に起因して、トルク検出機構に取り付けられている
センサー素子に位置ずれを生じ、このことによって初期
値が変ってしまうという問題がある。

【０００９】このことを解消した上記公報に記載のもの
は、踏力非入力時検出手段としてスピード検出値が零で
あったり踏力検出値が変動しない状態を検出するもので
あることから、例えば、停車中にペダルを踏み込んだ状
態等の後においては正確な動力補助がなされず、場合に
よっては本来の動力が補助されないという事態が生じる
という問題がある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は上記事情に鑑
みなされたものであり、請求項１記載の発明は、モータ
から動力補助を受けて走行する電動補助動力装置付自転
車において、ペダルの踏み込みトルクを電圧信号に変換
するトルク検出手段と、このトルク検出手段に接続され
た前記電圧信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、電源
投入後前記Ａ／Ｄ変換器から先に出力された先出力電圧
値Ｅ０を踏み込みトルク零である最小電圧値Ｅｓとして
記憶する最小値記憶手段と、前記Ａ／Ｄ変換器からの前
記先出力電圧値Ｅ０に続いて出力される後出力電圧値Ｅ
１と前記最小値記憶手段に記憶された最小電圧値Ｅｓと
を比較する最小値比較手段と、この最小値比較手段の比
較の結果後出力電圧値Ｅ１が最小電圧値Ｅｓより小さい
ときは最小値記憶手段に記憶された最小電圧値Ｅｓを後
出力電圧値Ｅ１に書き替えて更新する書込手段と、最小
値比較手段の比較の結果後出力電圧値Ｅ１が最小電圧値
Ｅｓより小さいときは踏み込みトルク零であるとして定
めた所定電圧値を、後出力電圧値Ｅ１が電圧値Ｅｓより
大きいときは両者の差をそれぞれ踏み込みトルク電圧値
として算出する踏み込みトルク算出手段と、この踏み込
みトルク算出手段の出力に基づいてモータの駆動力を決
定するモータ駆動力決定手段と、このモータ駆動力決定
手段の出力に基づいてモータの出力を制御するモータ駆
動回路とを備えた電動補助動力装置付自転車としたもの
である。

【００１１】上記のように構成した請求項１発明は、補
助される動力は電源投入後Ａ／Ｄ変換器から出力される
先に出力される先出力電圧値Ｅ０を最小電圧値Ｅｓとす
るとともに、後出力電圧値Ｅ１が最小電圧値Ｅｓより小
さいとき、この後出力電圧値Ｅ１によって最小電圧値Ｅ
ｓを更新し、つぎに出力される後出力電圧値Ｅ１と最小
電圧値Ｅｓとの差に基づいて補助する動力を決定するこ
とから、個々のトルク検出手段によって定まる初期値に
依存することのない補助する動力の大きさが決定される
ため、正確な動力の補助ができるという作用を有するも
のである。

【００１２】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の発明において、前記最小値比較手段で後出力電圧値
Ｅ１が最小電圧値Ｅｓより小さいと判断されたとき、両
者の差をノイズ耐量値と比較する比較手段を設け、前記
最小値比較手段により前記後出電圧値Ｅ１が最小電圧値
Ｅｓより小さいと判断され、かつ前記比較手段で比較さ
れた前記差が前記ノイズ耐量値より小さいときは前記最
小電圧値Ｅｓを前記後出力電圧値Ｅ１の値によって書き
替える電動補助動力装置付自転車としたものである。

【００１３】上記のように構成した請求項２記載の発明
は、請求項１記載の発明において、最小値比較手段で比
較された後出力電圧値Ｅ１と最小値電圧値Ｅｓとの差を
ノイズ耐量値と比較する比較手段を設け、最小値比較手
段により後出力電圧値Ｅ１が最小電圧値Ｅｓより小さい
と判断され、両者の差がノイズ耐量値より小さいときの
み最小電圧値Ｅｓを後出力電圧値Ｅ１によって更新する
ようにしたことから、ノイズにより異常に低い電圧が出
力されたとしても、これを最小電圧値Ｅｓとしないこと
から、請求項１記載の発明の作用に加えて補助される動
力が異常に大きくなることを防止できるという作用を有
する。

【００１４】また、請求項３記載の発明は、請求項１記
載の発明において、前記最小値比較手段で後出力電圧値
Ｅ１が最小電圧値Ｅｓより小さいと判断されたとき、両
者の差をノイズ耐量値と比較する比較手段を設け、前記
最小値比較手段により前記後出電圧値Ｅ１が最小電圧値
Ｅｓより小さいと判断され、かつ前記比較手段で比較さ
れた前記差がノイズ耐量値より大きいときは前記モータ
駆動回路によりモータの駆動を停止するようにした電動
補助動力装置付自転車としたものである。

【００１５】このように構成した請求項３記載の発明
は、請求項１記載の発明の作用に加えて、請求項１記載
の発明において、最小値比較手段で比較された後出力電
圧値Ｅ１が前記最小値電圧値Ｅｓより小さく、かつ両者
の差がノイズ耐量値より大きいときは、モータを停止す
るようにしたことから、異常に大きな動力が補助される
ということを防止できるという作用を有する。

【００１６】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態を
図１ないし図８に基づいて説明する。図１に示すよう
に、電動補助動力装置付自転車（以下単に自転車とい
う）Ａは、車体Ｂとこの車体Ｂに取り付けられた補助動
力装置（以下単に動力装置という）Ｃ等から構成されて
いる。そして、前記車体Ｂは、ハンガラグ１に一端側を
固定された立パイプ２および下パイプ３と、この下パイ
プ３の他端側に固定されたヘッドパイプ４に一端側を固
定され他端側を前記立パイプ２の下方部に固定された上
パイプ５とからなるフレーム６、前記ハンガラグ１に一
端側を固定されたチェーンステー７、前記ヘッドパイプ
４に取り付けられた前ホーク８、この前ホーク８の上端
に取り付けられたハンドル９、前記前ホーク８の下端部
に取り付けられた前輪１０、前記立パイプ２の上部に一
端側を固定され他端側を前記チェーンステー７の他端側
と図示しない後つめを介して固定されたバックホーク１
１、前記チェーンステー７の他端側に取り付けられた後
輪１２、前記立パイプ２の上方に取り付けられたサドル
１３、前記後輪１２の上部に設けた荷受台１４等から構
成されている。

【００１７】また、前記ハンガラグ１には後述するクラ
ンク軸８０が回動自在に設けられ、このクランク軸８０
の両端部にはそれぞれペダル８１ａと８２ａが設けられ
た左クランク８１と右クランク８２が取り付けられてい
る。また、前記荷受台１４の上部には電源としての蓄電
池１４ｂを収納した蓄電池ケース１４ａが取り付けられ
ている。また、蓄電池１４ｂは後述するモータ４０等と
はリード線１６を介して電力が供給されるようになって
いる。また、走行時の回転力を伝達するスプロケット１
７と後輪１２のスプロケット１７にはチェーン１８が架
けられている。

【００１８】つぎに、前記動力装置Ｃの構成を図２ない
し図４に基づいて説明する。図に示すように動力装置Ｃ
は、ケース本体２３と蓋ケース２５とからなるケース２
０、このケース２０に取り付けられた前記モータ４０、
減速機構５０から構成されており、また前記ケース２０
には軸受を介して取り付けられ前記減速機構５０から回
転力が伝達される中空軸７０と、この中空軸７０を貫通
してクランク軸８０が設けられている。また、前記ケー
ス２０内には後述するマイクロコンピュータ、ＲＯＭ、
ＲＡＭ等からなる制御装置２００等が収納されている。

【００１９】そして、前記ケース本体２３には、減速機
構５０と前記制御装置２００等が収納されている。前記
減速機構５０は、前記モータ４０の出力軸４１の先端部
に取り付けられた歯車５１、この歯車５１と噛合する径
大な歯車５２、この歯車５２と一体に設けられた径小な
歯車５３、この歯車５３と噛合する径大な歯車５４ｂと
傘歯車５４ｃとからなる歯車５４、前記傘歯車５４ｃと
噛合する傘歯車５５、この傘歯車５５が取り付けられて
いる軸と同じ軸５５ａに取り付けられた歯車５５ｂ、こ
の歯車５５ｂに噛合する駆動歯車５６とから構成されて
いる。

【００２０】そして、前記歯車５５ｂは前記軸５５ａに
一方向性クラッチ５５ｆを介して取り付けられている。
この一方向性クラッチ５５ｆは前記モータ４０の回転力
を自転車が正規に走行つまり前進方向に走行するように
前記駆動歯車５６に伝達するように前記歯車５５ｂを回
転させるが、逆方向には空転するように機能するもので
ある。つまり一方向性クラッチ５５ｆは後述する人力走
行の際にペダル８１ａ、８２ａが取り付けられているク
ランク８１、８２が走行方向に回転したときは空転する
ように機能するものである。

【００２１】また、前記駆動歯車５６の中央部には軸孔
５６ａが形成されており、この軸孔５６ａには凹凸条５
６ｃが形成され、また、駆動歯車５６の蓋ケース２５側
の側面には軸孔５６ａの外周に図２、図３に示すように
同心状に配置された複数（実施例では３個、図２、図３
では１個のみ図示）の突起部５７が形成されており、こ
の突起部５７は図４に示す矢印方向つまり駆動歯車５６
が走行時に回転する方向に沿って同図に示すように上方
に向かって次第に上昇する傾斜面５７ａが形成されてい
る。また、駆動歯車５６の前記蓋ケース２５側の側面に
は、図３に示すように前記隣接する突起部５７の間に位
置して軸孔５６ａと同心状に配置された複数（実施例で
は３個設けられており、図３では１個のみ図示）の後述
する圧縮ばね６０の一端側を規制するＬ字状の規制部材
５８が形成されている。

【００２２】また、前記駆動歯車５６に形成された軸孔
５６ａには、減速機構５０を介して伝達される前記モー
タ４０の動力つまり回転力をスプロケット１７に伝達す
る前記中空軸７０が嵌合しており、この中空軸７０は前
記ハンガラグ１に回転自在に設けられ、内部に貫通孔７
１を有するとともに一端側に前記軸孔５６ａに形成され
た凹凸条５６ｃと係合する凹凸条７２が形成され、前記
軸孔５６ａに嵌合した状態では両凹凸条５６ｃ、７２の
係合によって周方向に回り止めされて、中空軸７０は駆
動歯車５６と一体に回転するようになっている。また、
中空軸７０の他端側にはスプロケット１７が取り付けら
れている取付部材１７ａが取り付けられており、また、
この中空軸７０は凹凸条７２が形成された近傍をボール
ベアリング７７の内輪に圧入されて、このボールベアリ
ング７７の外輪を前記ケース本体２３に設けた軸受取付
部２３ｂに圧入することによって中空軸７０はケース本
体２３に取り付けられている。

【００２３】また、前記中空軸７０の貫通孔７１を貫通
してクランク軸８０が回転自在に設けられ、このクラン
ク軸８０の両端に取付部８３および取付部８４がそれぞ
れ形成されている。

【００２４】また、前記クランク軸８０には、前記中空
軸７０に取り付けられた駆動歯車５６に接近した部位に
一方向性クラッチ８５が取り付けられ、この一方向性ク
ラッチ８５を介してクランク軸８０には駆動板９０が取
り付けられている。そして、前記一方向性クラッチ８５
はクランク軸８０が人力走行の際にペダル８１ａ、８２
ａが取り付けられた左右クランク８１、８２によって走
行方向に回転させられる場合は前記駆動板９０を回転さ
せ、これとは逆にクランク軸８０が回転したときは空転
し、前記駆動版９０を回転させないように機能するもの
である。また、前記駆動板９０の前記蓋ケース２５側に
は前記駆動歯車５６の側面との間に空間を形成するよう
に所定距離離間して形成された円盤形のフランジ部９１
が形成され、このフランジ部９１の駆動歯車５６側の面
には、図３に示すように前記圧縮ばね６０の他端側に当
接して圧縮する圧縮部９２が形成されている。そして、
前記Ｌ字状の規制部材５８と前記圧縮部９２との間に前
記圧縮ばね６０が配設されている。

【００２５】そして、この圧縮ばね６０の付勢力の大き
さは、人力走行の際に前記クランク軸８０、一方向性ク
ラッチ８５を介して駆動板９０に加えられる回転力に応
じて圧縮するように設定されている。つまり、人力走行
の際には、前記クランク軸８０の回転に伴って一方向性
クラッチ８５とともに回転する駆動板９０の回転力に応
じて駆動歯車５６と相対移動が生じるように設定されて
いるものである。

【００２６】また、駆動板９０のフランジ部９１には、
図２、図４に示すように前記駆動歯車５６の側面に形成
した突起部５７に対応させた部位に貫通孔９３が３個
（図２、図５では１個のみ図示）形成されている。

【００２７】また、このフランジ部９１と対向して接離
可能に環状板からなる偏位プレート９５が配設されてお
り、この偏位プレート９５には前記それぞれの貫通孔９
３に対応した位置に一端側先端部を前記貫通孔９３に貫
通するように一体的に固着されたスライド軸９６が設け
られている。また、このスライド軸９６の他端側先端に
は球状突起９６ａが形成され、この球状突起９６ａは前
記駆動歯車５６に形成された突起部５７の傾斜面５７ａ
に、前記偏位プレート９５との間に配設したコイルスプ
リング９７によって圧接するように付勢されている。つ
まり、前記偏位プレート９５はこの偏位プレート９５に
固着されたスライド軸９６を前記フランジ部９１の貫通
孔９３に貫通させるとともにコイルスプリング９７によ
って付勢されて球状突起９６ａを前記傾斜面５７ａに圧
接された状態で駆動歯車５６と駆動板９０の間にクラン
ク軸８０の軸方向に移動可能に配設されているものであ
る。

【００２８】そして、ペダル８１ａ、８２ａの踏力が左
右クランク８１、８２を介して前記クランク軸８０に加
わると、この回転力はクランク軸８０に取り付けられて
いる一方向性クラッチ８５を介して駆動板９０に伝達さ
れ駆動板９０は回転し、そして、走行中に登り坂を走行
する等の加速状態となった場合には、それまで以上にペ
ダル８１ａ、８２ａは強く踏み込まれるため、このペダ
ル８１ａ、８２ａの踏力によって回転するクランク軸８
０に一方向性クラッチ８５を介して取り付けられている
駆動板９０と、中空軸７０と一体に回転する駆動歯車５
６との間に踏力に応じた相対移動が生じることになる。
つまり、自転車Ａを加速するためにペダル８１ａ、８２
ａを強く踏み込み踏力を増加させることにより、駆動板
９０と駆動歯車５６との間に設けた圧縮ばね６０は圧縮
され、前記駆動板９０は前記踏力に応じた量だけ駆動歯
車５６より先行して回転することになり、その結果偏位
プレート９５に固着したスライド軸９６の球状突起９６
ａは駆動歯車５６に設けた突起部５７の傾斜面５７ａに
沿って上方に移動し、この移動に伴ってコイルスプリン
グ９７は圧縮され、偏位プレート９５は駆動歯車５６か
ら離反する方向に移動つまり偏位することになる。

【００２９】そして、偏位プレート９５が駆動歯車５６
から離反する方向に偏位すると、この偏位プレート９５
の偏位量に応じて後述するトルク検出手段としてのトル
クセンサー１００の作動杆１４０が動作し、トルクセン
サー１００は踏力に応じた電気的出力を出力し、この電
気的出力は周知のＡ／Ｄ（アナログ／デジタル値）変換
器によってアナログ値をデジタル値につまりＡ／Ｄ変換
されて前記制御装置２００に送られるようになってい
る。

【００３０】また、前記動力装置Ｃの蓋ケース２５には
図１に示すように始動スイッチ１５が設けられており、
この始動スイッチ１５にはキー挿入孔１５ａが設けられ
ており、このキー挿入孔１５ａに図示しないキーを挿入
して閉成・開成操作することにより、前記蓄電池１４ｂ
からモータ４０等に電力の供給・停止がなされるように
なっている。そして、始動スイッチ１５が閉成されたと
きは動力装置Ｃからの回転力の補助により楽な走行がで
きるものであり、また開成された時は人力のみによる人
力走行となるものである。

【００３１】つぎに、前記トルクセンサー１００の構成
を図５、図６に基づいて説明する。図５に示すようにト
ルクセンサー１００は、下部ケース１１０とこの下部ケ
ース１１０に取り付けられる上部ケース１２０とからな
るケース本体１０１、このケース本体１０１内に配設さ
れるセンサーとしての歪みゲージ１３０、被検出トルク
であるペダルの踏力つまりクランク軸８０の回転トルク
の作用力を受ける作動杆１４０およびこの作動杆１４０
が受けた作用力を歪みゲージ１３０に伝達するコイルス
プリング１５０等から構成されている。

【００３２】また、前記上部ケース１２０には、底壁１
２１にそれぞれ内側および外側に突出した筒部１２５が
形成され、また、この筒部１２５には外側端部から略中
間部までの部位にはガイド孔１２６が形成されるととも
に、前記中間部から内側端部までの部位にはガイド孔１
２６より径大な孔１２７が形成されている。

【００３３】そして、前記センサーつまり歪みゲージ１
３０は、例えばアルミニウム等からなる起歪体１３１の
表面に絶縁被膜を介して薄膜からなる４個の抵抗体Ｒ１
ないしＲ４（図５では不図示）を貼着あるいはいわゆる
半導体技術等により配設するとともに、これら４個の抵
抗体Ｒ１ないしＲ４を導体によって、図６に示すように
ブリッジＷを構成するように接続して構成されている。
そして、前記ブリッジＷの抵抗体Ｒ１とＲ３との接続点
および抵抗体Ｒ４とＲ２との接続点はリード線１３２ａ
および１３２ｂを介して電源に接続され、また、抵抗体
Ｒ１とＲ４との接続点および抵抗体Ｒ２とＲ３との接続
点は出力端部となっており、この出力端部から踏力の大
きさに応じた電気的出力が出力され、この電気的出力は
リード線１３３ａおよび１３３ｂを通して、Ａ／Ｄ変換
器１１０を介して制御装置２００に送られるようになっ
ている。

【００３４】また、前記下部ケース１１０と上部ケース
１２０とに固定端を挾持して固定された起歪体１３１の
自由端１３１ａは前記筒部１２５の内側端部の下方に位
置するとともにガイド孔１２６に対応する部位まで延出
されており、この先端部にはガイド孔１２６の軸心と一
致する軸心を有するピン１３４が取り付けられている。

【００３５】また、前記作動杆１４０は前記ガイド孔１
２６に案内されて軸方向にスライド自在に嵌合する軸部
１４１と、この軸部１４１の一端部に形成され摩擦を低
減するために鋼球１４２ａが回動可能にはめ込まれてい
る径大なストッパー部１４２とから構成され、また、作
動杆１４０と前記ピン１３４との間に前記コイルスプリ
ング１５０が所定量圧縮された状態で配設されている。

【００３６】そして、このトルクセンサー１００の動作
は従来周知の歪みゲージを用いたトルクセンサーと同一
の原理で動作するものである。つまりペダル８１ａ、８
２ａの踏力は前記クランク軸８０に伝えられ、このクラ
ンク軸８０の回転力の大きさに応じて変化する偏位プレ
ート９５の偏位量に応じた曲げ力を起歪体１３１に付与
し、前記抵抗体Ｒ１ないしＲ４の抵抗値の変化に応じた
電気的出力をブリッジＷから出力させるものである。な
お、この実施の形態においては、偏位プレート９５が偏
位しないとき起歪体１３１に最大曲げ力が加えられるよ
うに構成されている。

【００３７】また、前記ケース２０の内部には図３に示
すように自転車Ａの車速を検出する車速検出手段として
のスピードセンサー１６０が設けられており、このスピ
ードセンサー１６０は周知の磁気センサーが用いられ、
このスピードセンサー１６０の図示しない検出部は前記
駆動歯車５６の歯部に近接して配置され、前記駆動歯車
５６が回転することにより検出部に駆動歯車５６の各歯
が近接する毎に、発生するパルス信号の単位時間当たり
のパルス数に基づいて車速を検出するものである。

【００３８】つぎに、前記モータ４０の駆動力の後輪１
２への伝達について説明する。

【００３９】人力走行において登り坂等を走行する場合
のように自転車Ａを加速するようにペダル８１ａ、８２
ａを踏み込むと、上述したようにペダル８１ａ、８２ａ
の踏力が大きくなり所定値を超え、前記駆動歯車５６に
対して駆動板９０が先行して回転して両者に踏力に応じ
た量の相対移動が生じ、その結果偏位プレート９５のス
ライド軸９６の先端部は駆動歯車５６に設けた突起部５
７の傾斜面５７ａを上方に移動し、偏位プレート９５は
踏力の大きさに応じた偏位量だけ駆動歯車５６から離反
する方向に偏位する。その結果作動杆１４０、コイルス
プリング１５０を介して起歪体１３１に加えられていた
最大曲げ力が減少し、起歪体１３１は復元し、この復元
に伴いブリッジＷの抵抗Ｒ１ないしＲ４の抵抗値が変化
して、この変化に応じた電気的出力が制御装置２００に
送られる。そして、制御装置２００によって後述するよ
うにモータ４０が駆動されてモータ４０の動力は出力軸
４１に設けられた歯車４２から、前記減速機構５０を介
して駆動歯車５６に伝達され、この駆動歯車５６を介し
て中空軸７０に伝達され、この中空軸７０に取り付けら
れているスプロケット１７、チェーン１８を介して後輪
１２に伝達されるものである。つまりペダル８１ａ、８
２ａを踏み込むことによってクランク軸８０に伝達され
る人力による回転力に前記モータ４０の回転力つまり動
力が付加つまり補助されて自転車は走行するものであ
る。

【００４０】つぎに、この実施の形態における自転車Ａ
の踏力に応じた動力を補助する第一の制御の実施の形態
を、図７に示す制御ブロック図および図８に示すフロー
チャートに基づいて説明する。

【００４１】同図において符号２００は前述した制御装
置である。この制御装置２００は、メモリーからなる最
小値記憶手段２１０、この最小値記憶手段２１０に接続
された最小値比較手段２２０、この最小値比較手段２２
０と前記最小値記憶手段２１０との間に設けられた読出
・書込手段２１５、前記最小値比較手段２２０に接続さ
れた踏み込みトルク算出手段（以下算出手段という）２
３０、この算出手段２３０に接続されたモータ駆動力決
定手段（以下駆動力決定手段という）２４０、この駆動
力決定手段２４０に接続されたモータ駆動回路２５０、
前記駆動力決定手段２４０に接続された記憶手段２６０
および図示しない制御手段等により構成されている。

【００４２】そして、前記最小値記憶手段２１０、最小
値比較手段２２０および算出手段２３０にはそれぞれト
ルクセンサー１００に接続されたＡ／Ｄ変換器１１０が
接続されている。また、前記モータ駆動回路２５０には
モータ４０と蓄電池１４ｂとが接続されており、このモ
ータ駆動回路２５０は前記駆動力決定手段２４０からの
出力に基づいて蓄電池１４ｂから供給される電流を制御
してモータ４０の出力つまり回転力を制御するものであ
る。また、前記記憶手段２６０には前記算出手段２３０
により算出された踏力電圧値に対応する駆動力情報が記
憶されており、駆動力決定手段２４０は算出手段２２０
からの出力に基づいて、この出力に対応する駆動力情報
を前記記憶手段２６０から読み出して駆動力を決定しそ
の結果をモータ駆動回路２５０に出力するものである。

【００４３】つぎに、このように構成された制御ブロッ
ク図による制御を、図８に示すフローチャートに基づい
て説明する。まず、自転車Ａの走行に当たっては駆動装
置Ｃに設けた始動スイッチ１５を図示しないキーにより
閉成して電源投入状態とする。この電源投入によりトル
クセンサー１００からこの時のペダルに加えられている
踏み込みトルクつまり踏力に応じた電圧を出力する（電
源投入時においてはペダルが踏み込まれていない場合に
も出力される）。この電圧はＡ／Ｄ変換器１１０によっ
てＡ／Ｄ変換されて出力され、この出力は前記図示しな
い制御手段によって制御される同じく図示しない読取手
段によって、所定時間毎に読み取られ、この時の最初に
読み取られた電圧つまり先出力電圧値Ｅ０はステップ１
（以下Ｓ１として記載する。また、以降に説明するステ
ップ２、ステップ３・・・をそれぞれＳ２、Ｓ３・・・
として記載する）で踏力が零である最小電圧値Ｅｓとし
て最小値記憶手段２１０に記憶される。つぎに、Ｓ２で
先出力電圧値Ｅ０の後に前記図示しない読取手段によっ
てＡ／Ｄ変換器１１０の出力つまり後出力電圧Ｅ１が読
み取られる。この読み取られた後出力電圧値Ｅ１は、Ｓ
３で前記最小値比較手段２２０によって前記読出・書込
手段２１５により最小値記憶手段２１０から読み出され
た前記最小電圧値Ｅｓと比較され、そして、Ｓ４でこの
最小値比較手段２２０によって比較された結果、後出力
電圧値Ｅ１が最小電圧値Ｅｓより大きいときは後出力電
圧値Ｅ１と最小電圧値Ｅｓとの差を算出し、この差電圧
を踏力電圧値Ｅｔとしてこれを駆動力決定手段２４０に
出力する。そして、Ｓ５で駆動力決定手段２４０は前記
踏力電圧値Ｅｔに対応する駆動力情報を記憶手段２６０
から読み出し駆動力を決定し、これをモータ駆動回路２
５０に出力し、この出力に基づいてモータ駆動回路２５
０はモータ４０を制御し前記ペダルの踏力に応じた動力
を補助するようになっている。

【００４４】また、前記最小値比較手段２２０で比較さ
れた結果後出力電圧値Ｅ１が最小電圧値Ｅｓより小さい
ときは、Ｓ６で前記読出・書込手段２１５により後出力
電圧値Ｅ１によって最小電圧値Ｅｓを書き替えて最小電
圧値Ｅｓを更新する。

【００４５】また、前記比較の結果後出力電圧値Ｅ１が
最小電圧値Ｅｓよりも小さいことからＳ７で算出手段２
３０は踏力が零であるとして、あらかじめ定められた所
定電圧値を踏力電圧値Ｅｔとして駆動力決定手段２４０
に出力し、この出力に基づいて駆動力決定手段２４０は
Ｓ５で前記記憶手段２６０から前記踏力電圧値Ｅｔに対
応する駆動力情報を読み出し駆動力を決定し、これをモ
ータ駆動回路２５０に出力し、この出力に基づいてモー
タ駆動回路２５０はモータ４０を制御し動力を補助す
る。

【００４６】このように、制御されることから最小電圧
値Ｅｓは常に最小値に更新される一方、ペダルを踏み込
むことによって生じる踏力に対応して順次Ａ／Ｄ変換器
１１０から出力される後出力電圧値Ｅ１は前記更新され
た最小電圧値Ｅｓと比較され、両者の相対値によって補
助する動力が決定されるものであることから、個々のト
ルクセンサー１００が有する固有の初期値に依存するこ
とがないことから、トルクセンサー１００の製造上の誤
差、経年変化、車体Ｂへの組立時の位置ずれ等に起因す
る特性変化に影響されることなく、長期に亘って安定し
たしかも正確な動力補助ができるものである。

【００４７】また、ペダルは踏み込みによって回転して
いることから、一回転する過程の中で必ず踏力が零とな
る位置があり、このときのＡ／Ｄ変換器１１０の出力は
最小電圧値Ｅｓとして最小値記憶手段２１０に記憶され
ることから、踏力を零とした状態を基準とした最小電圧
値Ｅｓを基準値として踏力電圧値Ｅｔが算出され、この
踏力電圧値Ｅｔに基づいて動力の補助がなされることに
なり、適正な動力の補助がなされ安全な走行がなされる
ものである。

【００４８】つぎに、自転車Ａの第二の制御の実施の形
態を図９に示す制御ブロック図および図１０に示すフロ
ーチャートに基づいて説明する。制御ブロックの構成は
図９に示すように、図７に示す制御ブロックの構成に比
較手段２２１とこの比較手段２２１に接続されたノイズ
耐量値記憶手段２２２を付加した構成が相違するのみ
で、その他の構成は同一であることから同一構成部分に
は同一符号を付しその説明も省略する。また、フローチ
ャートは図１０に示すように図８に示すフローチャート
のＳ３とＳ６との間に、最小電圧値Ｅｓが後出力電圧値
Ｅ１より大きいとき両者の差とノイズ耐量値（電圧値）
Ｋとを前記比較手段２２２により比較するＳ３−１を設
ける構成が相違するのみで、その他の構成は同一である
ことから同一構成部分には同一符号を付しその説明も省
略する。

【００４９】そして、図９に示すブロック図におけるノ
イズ耐量値記憶手段２２２にはノイズ耐量値Ｋが記憶さ
れており、前記比較手段２２１は最小値比較手段２２０
によって後出力電圧値Ｅ１が最初電圧値Ｅｓより小さい
と判断されたとき、両者の差を前記ノイズ耐量値Ｋと比
較するものである。なお、ノイズ耐量値とはトルクセン
サー１００全体から生じる除去できないノイズの大きさ
をいうものである。

【００５０】つぎに、この制御を図１０のフローチャー
トに基づいて説明する。図１０において最小電圧値Ｅｓ
と後出力電圧値Ｅ１とがＳ３において最小値比較手段２
２０により比較された結果、後出力電圧Ｅ１が最小電圧
値Ｅｓより小さいと判断されると、Ｓ３−１で比較手段
２２１により両者の差と前記ノイズ耐量値Ｋとが比較さ
れる。その結果前記差がノイズ耐量値Ｋより小さいとき
はＳ６で前記最小電圧値Ｅｓを後出力電圧値Ｅ１によっ
て書き替えて最小電圧値を更新するとともに、Ｓ７に進
み踏力が零であるとした踏力電圧値Ｅｔによって駆動力
が決定され、この決定に基づいてモータ４０は制御さ
れ、また、前記差がノイズ耐量値Ｋより大きいと判断さ
れたときは最小電圧値Ｅｓを後出力電圧値Ｅ１によって
書き替えることなくＳ７に進み踏力が零であるとした踏
力電圧値Ｅｔによって駆動力が決定され、この決定に基
づいてモータ４０は制御されるようになっている。

【００５１】このことによって、後出力電圧値Ｅ１がノ
イズに基づくものでこれが異常に小さい場合に、この異
常値によって最小電圧値Ｅｓが更新されることを防止で
きることから、異常に大きな動力が補助されることを防
止できるものである。

【００５２】つぎに、自転車Ａの第三の制御の実施の形
態について説明する。なお、この第三の実施の形態にお
ける制御ブロックの構成は図９に示す制御ブロックの構
成と同一であることからその説明は省略し、その制御に
ついてのみ図１１に示すローチャートに基づいて説明す
る。また、図１０に示す第二の実施の形態のフローチャ
ートとこの第三の実施の形態のフローチャートとは、図
１０にＳ３−２を設けた構成が異なるのみでその他の構
成は同一であることから同一構成部分には同一符号を付
しその説明も省略する。

【００５３】図１１において、最小電圧値Ｅｓと後出力
電圧値Ｅ１とがＳ３において最小値比較手段２２０によ
り比較された結果、後出力電圧Ｅ１が最小電圧値Ｅｓよ
り小さいと判断されると、Ｓ３−１で比較手段２２１に
より両者の差と前記ノイズ耐量値Ｋとが比較される。そ
の結果前記差がノイズ耐量値Ｋより小さいときはＳ６で
前記最小電圧値Ｅｓを後出力電圧値Ｅ１によって書き替
えて最小電圧値を更新するとともに、Ｓ７に進み踏力が
零であるとした踏力電圧値Ｅｔによって駆動力が決定さ
れ、この決定に基づいてモータ４０は制御され、また、
最小電圧値Ｅｓと後出力電圧値Ｅ１との差がノイズ耐量
値Ｋより大きいと判断されたときは、この結果が算出手
段２３０を介して駆動力決定手段２４０に出力され、Ｓ
３−２で駆動力決定手段２４０はモータの駆動を停止す
る停止情報をモータ駆動回路２５０に出力し、この出力
に基づいてモータ駆動回路２５０はモータ４０を停止す
るように制御する。そして、このモータ４０を停止する
ことにより後出力電圧値Ｅ１がノイズに基づくものでそ
の値が異常に小さい場合に、このノイズによる異常値と
つぎに出力される後出力電圧値Ｅ１とに基づいて決定さ
れた駆動力情報によって、異常に大きな動力が補助され
ることを防止でき、安全な走行がなされるものである。

【００５４】

【発明の効果】上記のように構成した請求項１記載の発
明は、補助される動力はＡ／Ｄ変換器から先に出力され
る先出力電圧値Ｅ０を最小電圧値Ｅｓとするとともに、
後出力電圧値Ｅ１が最小電圧値ＥＳより小さいときこの
後出力電圧値Ｅ１によって最小電圧値Ｅｓを更新し、つ
ぎに出力される後出力電圧値Ｅ１と最小電圧値Ｅｓとの
差に基づいて補助する動力を決定するものであることか
ら、個々のトルク検出手段によって定まる固有の初期値
に依存することなく補助される動力を決定できること
が、安定したしかも正確な動力の補助ができるという効
果を奏するものである。

【００５５】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の発明において、最小値比較手段で比較された後出力
電圧値Ｅ１と最小電圧値Ｅｓとの差をノイズ耐量値と比
較する比較手段を設け、最小値比較手段により後出力電
圧値Ｅ１が最小電圧値Ｅｓより小さいとき両者の差がノ
イズ耐量値より小さいときにのみ最小電圧値Ｅｓを後出
力電圧値Ｅ１によって更新するようにしたことから、ノ
イズにより異常に低い電圧が出力されたとしてもこれを
最小電圧値Ｅｓとしないことから、請求項１記載の発明
の効果に加えて、補助される動力が異常に大きくなると
ことを防止でき、安全な走行ができるという効果を奏す
るものである。

【００５６】また、請求項３記載の発明は、請求項１記
載の発明において最小値比較手段で比較された後出力電
圧値Ｅ１と前記最小電圧値Ｅｓとの差がノイズ耐量値よ
り大きいときモータを停止するようにしたことから、異
常に大きな動力が補助されるということを防止でき安全
な走行ができるという効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電動補助動力装置付自転車の実施の形
態の全体図。

【図２】上記実施の形態の補助動力装置の構成を示す断
面図。

【図３】上記実施の形態の補助動力装置を示す側面図。

【図４】上記実施の形態ペダルの踏力とトルク検出手段
の動作の関係を示す部分図。

【図５】上記実施の形態のトルク検出手段（トルクセン
サー）の断面図。

【図６】上記実施の形態のトルク検出手段（トルクセン
サー）の回路図。

【図７】上記実施の形態における制御の第一の実施の形
態の制御ブロック図。

【図８】上記制御の第一の実施の形態のフローチャー
ト。

【図９】上記実施の形態における制御の第二の実施の形
態の制御ブロック図。

【図１０】上記制御の第二の実施の形態のフローチャー
ト。

【図１１】上記実施の形態における制御の第三の実施の
形態のフローチャート。

【符号の説明】

Ａ 電動補助動力装置付自転車。 Ｂ 車体 Ｃ 補助動力装置 １４ｂ 蓄電池 ４０ モータ ８０ クランク軸 ８１ａ、８２ａ ペダル １００ トルクセンサー（トルク検出手段） １１０ Ａ／Ｄ変換器 １６０ スピードセンサー（車速検出手段） ２００ 制御装置 ２１０ 最小値記憶手段 ２１５ 読出・書込手段 ２２０ 最小値比較手段 ２２１ 比較手段 ２２２ ノイズ耐量値記憶手段 ２３０ 算出手段（踏み込みトルク算出手
段） ２４０ 駆動力決定手段（モータ駆動決定手
段） ２５０ モータ駆動回路 ２６０ 記憶手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータから動力補助を受けて走行する電動
   補助動力装置付自転車において、ペダルの踏み込みトル
   クを電圧信号に変換するトルク検出手段と、このトルク
   検出手段に接続された前記電圧信号をＡ／Ｄ変換するＡ
   ／Ｄ変換器と、電源投入後前記Ａ／Ｄ変換器から先に出
   力された先出力電圧値Ｅ０を踏み込みトルク零である最
   小電圧値Ｅｓとして記憶する最小値記憶手段と、前記Ａ
   ／Ｄ変換器からの前記先出力電圧値Ｅ０に続いて出力さ
   れる後出力電圧値Ｅ１と前記最小値記憶手段に記憶され
   た最小電圧値Ｅｓとを比較する最小値比較手段と、この
   最小値比較手段の比較の結果後出力電圧値Ｅ１が最小電
   圧値Ｅｓより小さいときは最小値記憶手段に記憶された
   最小電圧値Ｅｓを後出力電圧値Ｅ１に書き替えて更新す
   る書込手段と、最小値比較手段の比較の結果後出力電圧
   値Ｅ１が最小電圧値Ｅｓより小さいときは踏み込みトル
   ク零であるとして定めた所定電圧値を、後出力電圧値Ｅ
   １が電圧値Ｅｓより大きいときは両者の差をそれぞれ踏
   み込みトルク電圧値として算出する踏み込みトルク算出
   手段と、この踏み込みトルク算出手段の出力に基づいて
   モータの駆動力を決定するモータ駆動力決定手段と、こ
   のモータ駆動力決定手段の出力に基づいてモータの出力
   を制御するモータ駆動回路とを備えたことを特徴とする
   電動補助動力装置付自転車。
2. 【請求項２】請求項１記載の発明において、前記最小値
   比較手段で後出力電圧値Ｅ１が最小電圧値Ｅｓより小さ
   いと判断されたとき、両者の差をノイズ耐量値と比較す
   る比較手段を設け、前記最小値比較手段により前記後出
   電圧値Ｅ１が最小電圧値Ｅｓより小さいと判断され、か
   つ前記比較手段で比較された前記差が前記ノイズ耐量値
   より小さいときは前記最小電圧値Ｅｓを前記後出力電圧
   値Ｅ１の値によって書き替えることを特徴とする電動補
   助動力装置付自転車。
3. 【請求項３】請求項１記載の発明において、前記最小値
   比較手段で後出力電圧値Ｅ１が最小電圧値Ｅｓより小さ
   いと判断されたとき、両者の差をノイズ耐量値と比較す
   る比較手段を設け、前記最小値比較手段により前記後出
   電圧値Ｅ１が最小電圧値Ｅｓより小さいと判断され、か
   つ前記比較手段で比較された前記差がノイズ耐量値より
   大きいときは前記モータ駆動回路によりモータの駆動を
   停止するようにしたことを特徴とする電動補助動力装置
   付自転車。