JP2002302088A - 電動補助自転車の駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 踏力センサや複雑かつ重量の電磁クラッチを
用いなくても踏力に比例したモータ駆動力を人力に付加
できるようにすること。 【解決手段】 クランク軸１０１の回転はスラストボー
ル伝達部５２とワンウェイクラッチ５３を介して駆動ス
プロケット１３に伝達される。踏力でクランク軸１０１
を回転させると、踏力は被動側座金５５２を回転させる
第１の分力と該座金５２２をクランク軸１０１の軸方向
に偏倚させる第２の分力とを生じさせる。踏力が大きく
なると、第２の分力によりクラッチプレート５５，５６
は結合し、ブラシレスモータ５７の回転がつながり、人
力に合力される。モータ５７はクランク回転数よりもわ
ずかに大きい回転数に制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動補助自転車の
駆動装置に関し、特に、人力と電動補助力との合力機構
を簡素化するのに好適な電動補助自転車の駆動装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】人力でペダルに加えられた力つまり踏力
を後輪に伝達するための人力駆動系と、踏力に応じて人
力駆動系に補助動力を付加させることができるモータ駆
動系とを備えた電動補助自転車が知られている。例え
ば、特開平４−１００７９０号公報に記載された電動モ
ータ付き人力駆動装置は、人力を検出する踏力センサ、
踏力センサの検出信号に基づいてモータの出力を制御す
るコントローラ、およびコントローラで制御されて駆動
力を発生するモータ、並びにモータの駆動力を駆動輪に
伝達する電磁クラッチを有する。電磁クラッチは人力駆
動系の負荷に応じて断続されるようコントローラによっ
て制御される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の電動補助自転車
に設けられる踏力センサはセンサまでの踏力伝達部が複
雑である。また、踏力センサの検出信号に基づいて断続
される電磁クラッチは、動力の断続という単純な機能を
有するだけであるにもかかわらず、比較的重量物であ
り、電動補助自転車の大幅な重量増大を招いていた。

【０００４】さらに、踏力センサは機械的な踏力伝達部
が複雑なだけでなくコントローラまでの電気的配線も煩
雑である。同様に電磁クラッチおよびコントローラ間の
電気的配線も煩雑である。このように、従来の駆動装置
は、重量、サイズ、および煩雑さの観点で改良すべき点
があった。

【０００５】本発明の目的は、上記課題に鑑み、構造の
簡素化による重量の軽減や配線の省略ないし簡略化を達
成することができる電動補助自転車の駆動装置を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、人力にモータ駆動力を合成して駆動輪に
伝達する電動補助自転車の駆動装置において、モータ駆
動力を人力駆動系に結合する駆動力結合手段を具備し、
前記駆動力結合手段が、人力に比例して変位する機械的
手段によりその結合力を変化させる伝達力可変手段を有
している点に第１の特徴がある。特に、本発明は、前記
駆動力結合手段が多板式クラッチであり、前記伝達力可
変手段は、人力の大きさに比例して前記多板式クラッチ
のクラッチプレート相互の摩擦力を変化させるように構
成された点に第２の特徴がある。

【０００７】上記第１，第２の特徴によれば、人力に比
例した変位する機械的手段（多板式クラッチ）の変位量
に応じて前記駆動力結合手段の結合力（クラッチプレー
ト相互の摩擦力）が決定され、この結合力に相応したモ
ータ駆動力が人力に合成されて駆動輪に伝達される。

【０００８】また、本発明は、モータ駆動力を発生する
モータの回転を制御する制御手段をさらに具備し、前記
制御手段が、前記人力にモータ駆動力が合成されて回転
するクランク軸の回転数に基づいて前記モータを制御す
るように構成された点に第３特徴がある。特に、前記制
御手段が、前記クランク軸の回転数以上に設定された微
小範囲に前記モータの回転数を制御するよう構成された
点に第４の特徴がある。

【０００９】第３，第４の特徴によれば、クランク軸よ
りわずかに高い回転数でモータが回転するように制御さ
れ、モータの発生するトルクが駆動力結合手段の結合力
つまり動力伝達トルクと同等以上に制御される。

【００１０】さらに、前記モータがブラシレスモータで
あり、前記モータの回転数が、該モータの磁極センサの
出力に基づいて検出される点に第５の特徴がある。第５
の特徴によれば、モータ回転数検出専用ではなく、ブラ
シレスモータの回転制御に本来的に使用される磁極セン
サの出力を利用してモータの回転数が検出される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を説
明する。図２は、本発明の動力伝達装置を有する電動補
助自転車の側面図である。図２において、電動補助自転
車の車体フレーム２は、その前端のヘッドパイプ２１
と、ヘッドパイプ２１から後下りに延びるダウンパイプ
２２と、ダウンパイプ２２の後端部近傍から上後方に立
ち上がるシートポスト２３とを備える。

【００１２】シートポスト２３はダウンパイプ２２と一
体に結合されることにより、車体フレーム２は全体とし
て下に凸状のＵ字形状に形成される。シートポスト２３
はダウンパイプ２２との結合部から上後方に延び、ダウ
ンパイプ２２自体はこの結合部から上前方に延びている
ので、両者の間隔は互いがその結合部から上方に向かう
に従って大きく広がっている。したがって、乗り降りの
際、利用者はこのＵ字形状の車体フレーム２を跨ぎやす
い。

【００１３】ダウンパイプ２２とシートポスト２３との
結合部およびその周辺部は、上下に２分割されて着脱さ
れる樹脂カバー３３により覆われる。ヘッドパイプ２１
にはハンドルポスト２７Ａが回動自在に挿通されてお
り、その上端部にはハンドル２７が結合され、下端部に
はフロントフォーク２６が結合される。フロントフォー
ク２６はハンドルポスト２７Ａに結合されていて、ハン
ドル２７で操舵可能である。フロントフォーク２６の終
端には前輪ＷＦが枢支される。

【００１４】車体フレーム２の下部には、踏力アシスト
用の電動モータを含む電動補助ユニット１が設けられ
る。電動補助ユニット１の電源スイッチ２９はダウンパ
イプ２２上のヘッドパイプ２１の近傍に設けられる。な
お、電源スイッチ２９は、ハンドルポスト２７Ａ前方の
ハンドル２７に設けてもよい。

【００１５】電動補助ユニット１に回転自在に支承され
たクランク軸１０１の左右両端にはクランク１１を介し
てペダル１２が枢支される。電動補助ユニット１から後
方に延出される左右一対のリヤロアアーム２５の後端間
には、駆動輪としての後輪ＷＲが枢支される。シートポ
スト２３の上部および両リヤロアアーム２５の終端間に
は、左右一対のリヤアッパアーム２４が設けられる。シ
ートポスト２３には、上端にシート３０を備えるシート
パイプ３１が摺動自在に装着されていて、シート３０の
高さが調整可能となっている。

【００１６】シート３０の下方でシートポスト２３の後
部には、バッテリ４を収納した略直方体のバッテリケー
ス５が取り付けられる。バッテリ４は複数のバッテリセ
ルを含む。バッテリ４を収容したバッテリケース５は、
長手方向が略上下方向となるようにシートポスト２３に
沿って設置される。

【００１７】バッテリ４の長手方向の端部（図１では上
端）には、車体右寄りに把持部を偏倚させて位置させた
取っ手４１が設けられる。取っ手４１はバッテリ４に対
して回動自在に軸支されていて、常時はバッテリ４のコ
ーナ部に設けられた凹部へ退避させられている。一般的
に、運転者は車体の左側に立つことが多いので、取っ手
４１の把持部を車体右側、その枢軸を車体中央に配置す
ることにより、取っ手４１を立てやすい。また、利用者
が乗車している位置から容易にバッテリ残量を確認でき
るよう、シート３０から左側に偏倚した位置にバッテリ
残量計４２が設けられる。

【００１８】バッテリ４の後方には、バッテリ４をバッ
テリケース５に施錠するための操作レバー４５と、後輪
を固定するホイールロック装置１００とが設置される。
バッテリケース５の上部はリヤアッパアーム２４に溶接
等で固定されたブラケット４０にねじ３９で固定され、
ブラケット４０には、さらにホイールロック装置１００
およびリヤフェンダ３４がねじで固定される。

【００１９】電動補助ユニット１に支持されて車体左右
に延出されるクランク軸１０１には、車両の前進方向に
だけ踏力が伝達されるよう、ワンウェイクラッチを介し
て駆動スプロケット１３が取り付けられ、駆動スプロケ
ット１３の回転はチェーン６を介して後輪ＷＲの被動ス
プロケット１４へ伝達される。クランク軸には、クラッ
チ機構（詳細は後述）を介して電動モータによる駆動力
が伝達される。駆動スプロケット１３およびチェーン６
の上半分はチェーンカバー３２で覆われる。

【００２０】次に、電動補助ユニット１を詳細に説明す
る。図１は図２のクランク軸を含む線上で切断した電動
補助ユニット１の断面図である。図２において、電動補
助ユニット１のハウジング４６は、車両右側の部分（右
ハウジング部分）４６Ｒと、車両左側の部分（左ハウジ
ング部分）４６Ｌとからなる。右ハウジング部分４６Ｒ
には凹所４６１が設けられ、軸受４７がその外輪４７１
を凹所４６１に嵌挿されて保持される。軸受４７の内輪
４７２には、モータドリブンギヤ４８のハブ４８１が嵌
入される。さらに、ハブ４８１の内周にはクランク軸１
０１を支持する軸受４９が嵌入される。前記モータドリ
ブンギヤ４８のハブ４８１の、前記軸受４９の外輪４９
１が嵌入される面に直交する面にはスラスト軸受５０が
保持され、このスラスト軸受５０は軸受４９の内輪４９
２に当接してクランク軸１０１の軸方向力を受ける。

【００２１】一方、左ハウジング部分４６Ｌには凹所４
６２が設けられ、軸受５１がその外輪５１１を凹所４６
２に嵌挿されて保持される。軸受５１の内輪５１２には
クランク軸１０１の一端部が嵌入される。このように、
クランク軸１０１は、軸受４９，４７を介して右ハウジ
ング部分４６Ｒに支持され、軸受５１により左ハウジン
グ部分４６Ｌに支持される。

【００２２】クランク軸１０１の両端に取り付けられる
クランク１１，１１は、クランク軸１０１端部に螺着さ
れるナット１０２，１０２で固定される。クランク軸１
０１の、車両右側部分には、スラストボール伝達部５２
の、一方の座金（以下、「駆動側座金」と呼ぶ）５２１
がスプライン結合によって固定される。駆動側座金５２
１のハブ５２１ａには、他方の座金（以下、被動側座
金」と呼ぶ）５２２が遊嵌される。

【００２３】図３はスラストボール伝達部５２の要部拡
大図である。図３に示すように、駆動側座金５２１の、
被動側座金５２２との対向面には、クランク軸１０１の
回動方向に配置された複数の凸部５２１ｂが形成され
る。一方、被動側座金５２２には、駆動側座金５２１の
凸部５２１ｂに対応する凹部５２２ｂが形成される。こ
れら凸部５２１ｂと凹部５２２ｂとの間には、ボール５
２３が介挿される。前記凸部５２１ｂと凹部５２２ｂ
の、ボール５２３が当接する面はクランク軸１０１の軸
方向に対して角度θを有する。駆動側座金５２１と被動
側座金５２２とボール５２３とにより、クランク１１を
通じて入力される踏力（人力）を駆動スプロケット１３
に伝達するスラストボール伝達部５２を構成する。

【００２４】スラストボール伝達部５２は、駆動側座金
５２１からボール５２３を介して被動側座金５２２に踏
力を伝達する際、前記角度θによる斜面の効果により、
踏力Ｔから被動側座金５２２をクランク軸１０１に対し
て回動させる分力Ｔ１と被動側座金５２２をハウジング
４６寄りに偏倚させる分力Ｔ２とを生じさせる。分力Ｔ
１は駆動スプロケット１３の駆動力（人力分）になり、
分力Ｔ２はクラッチプレート（後述）を結合させる当接
力となる。

【００２５】図１に戻る。被動側座金５２２の外周に
は、ワンウェイクラッチ５３が設けられ、これを介して
駆動スプロケット１３が支持される。また、駆動側座金
５２１はクランク軸１０１にスプライン結合され、止め
輪１０３で一端が保持される。駆動側座金５２１とクラ
ンク１１との間にはカバープレート５４が設けられる。
被動側座金５２２には、モータドリブンギヤ４８の側に
張り出した円筒状部分５２２ａが形成され、この円筒状
部分５２２ａの内周には、複数枚のクラッチプレート５
５が固着される。

【００２６】モータドリブンギヤ４８には、前記ハブ４
８１に隣接して、ハブ４８１より小径のハブ４８２が形
成される。この小径のハブ４８２には複数枚（前記クラ
ッチプレート５５と同数）のクラッチプレート５６が固
着される。クラッチプレート５５，５６はスラストボー
ル伝達部５２で生じる推力（Ｔ２）に応じた摩擦力で互
いに接触する摩擦クラッチを構成する。

【００２７】モータドリブンギヤ４８には、モータ５７
の出力ギヤ５８が噛み合う。モータ５７はブラシレスモ
ータである。モータ５７の構成は図４も併せて参照す
る。ブラシレスモータ５７は左ハウジング部分４６Ｌに
軸受５９，６０で支持される出力軸５７１と、出力軸５
７１に結合されるアウタロータ５７２と、左ハウジング
部分４６Ｌにアウタロータ５７２と同軸配置されるステ
ータ５７３とを有する。アウタロータ５７２は椀状であ
り、その内周には、複数の磁石（ネオジウム磁石が望ま
しい）６１が設けられる。

【００２８】ステータ５７３はコア５７３ａと、コア５
７３ａに巻回される三相励磁コイル５７３ｂとからな
り、ボルト５７４で左ハウジング部分４６Ｌに固定され
る。左ハウジング部分４６Ｌには制御基板６２が取り付
けられ、この制御基板６２上には、クランク軸１０１の
回転を検出するためのクランク回転センサ６３とアウタ
ロータ５７２の回転を検出するための磁極センサ（以
下、その機能に着目して「モータ回転センサ」と呼ぶ）
６４とが設けられる。モータ回転センサ４１はモータ５
７の各相に対応して３カ所に設けられる。

【００２９】クランク回転センサ６３は、クランク軸１
０１に固定されるセンサ用ギヤ６３ａの外周と対向して
配置され、ギヤ６３ａの歯先と歯底の凹凸を検出して検
出信号を出力する。一方、モータ回転センサ６４は、ア
ウタロータ５７２の、拡径された開口側（縁）と磁石６
１との間に形成される磁路上に先端が位置するよう決め
される。モータ回転センサ６４は磁石６１を検知し、ア
ウタロータ５７２に対するステータ５７３の相対位置を
示す信号を出力する。これらセンサ６３，６４は、いず
れもホールＩＣで構成することができる。なお、制御基
板６２上にはＣＰＵや後述のインバータを構成するＦＥ
Ｔ等の制御素子が装着される。

【００３０】上記構成の電動補助ユニット１において、
前記ペダル１２を踏んでクランク１１を回転させると、
クランク１１の回転はクランク軸１０１を介してスラス
トボール伝達部５２の駆動側座金５２１に伝達される。
駆動側座金５２１の回転はボール５２３を介して被動側
座金５２２に伝達され、さらにワンウェイクラッチ５３
を介して駆動スプロケット１３に伝達される。

【００３１】一方、モータ５７の回転は、出力ギヤ５８
からモータドリブンギヤ４８に伝達される。そして、モ
ータドリブンギヤ４８の回転は、クラッチプレート５
５，５６からなる摩擦クラッチを介してスラストボール
伝達部５２の被動側座金５２２に伝達される。つまり、
モータ５７による駆動力は、スラストボール伝達部５２
において、踏力に合力される。

【００３２】前記クラッチプレート５５，５６は、踏力
のうちクランク軸１０１方向の分力Ｔ２で互いに押圧さ
れる。つまり、踏力に応じた分力で当接し、この分力に
よる摩擦力に比例したトルクをモータ５７から被動側座
金５２２に伝達する。

【００３３】ここで、モータ５７が発生するトルクは、
少なくとも前記摩擦クラッチの伝達トルク以上であるこ
とが必要である。そこで、本実施形態では、モータ回転
センサ６４で検出されるモータ５７の回転数NMと、クラ
ンク回転センサ６３で検出されるクランク軸１０１の回
転数NCRとを検出し、モータ回転数NMをクランク軸１０
１の回転数NCRより予定微小値だけ高い範囲に収まるよ
う制御して、摩擦クラッチのスリップ率（NCR/NM）が予
定の範囲となるよう制御する。

【００３４】続いて、前記モータ５７の回転数制御を説
明する。図５はブラシレスモータ５７を駆動する駆動回
路のブロック図であり、図１と同符号は同一または同等
部分を示す。制御ユニット７０は、バッテリ４からブレ
ーカ７１を介して供給される電圧によって、モータ５７
の電磁コイル５７３ｂへ電流を供給する。前記電源スイ
ッチ２９のオン操作により、制御ユニット７０は動作可
能となる。制御ユニット７０は、バッテリ４から供給さ
れる電圧を所定の直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバ
ータ７２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２の出力電圧によ
って駆動され、モータ５７の各電磁コイル５７３ｂへ供
給する電流およびその供給タイミングを決定するコント
ローラ７３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２の出力電圧に
より駆動され、コントローラ７３からの支持に応答し
て、前記モータ５７の各電磁コイル５７３ｂへ電流を供
給するドライバ７４とを含んでいる。

【００３５】図６は、コントローラ７３の要部機能ブロ
ック図である。同図において、クランク回転センサ６３
は、クランク軸１０１の回転中に、ギヤ６３ａの外周の
形状に応じた信号を出力し、２値化回路７５はクランク
軸回転センサ６３の出力を２値化してカウンタ７６に入
力する。カウンタ７６は入力信号のハイレベル信号を計
数し、予定時間毎の計数値がクランク回転数算出部７７
に入力される。クランク回転数算出部７７は前記計数値
とギヤ６３ａの歯数に基づいてクランク軸１０１の回転
数NCRを算出する。この算出結果NCRは偏差検出部７８に
入力される。

【００３６】モータ回転センサ６４は、モータ５７の回
転中に、磁石６１の配置に応じた信号を出力し、２値化
回路７９はモータ回転センサ６４の出力を２値化してカ
ウンタ８０に入力する。カウンタ８０は入力信号のハイ
レベル信号を計数し、予定時間毎の計数値がモータ回転
数算出部８１に入力される。モータ回転数算出部８１は
前記計数値と磁石６１の個数に基づいてモータ５７の回
転数NMを算出する。この算出結果NMは偏差検出部７８に
入力される。

【００３７】偏差算出部７８では、クランク軸回転数NC
Rに対するモータ回転数NMの偏差ΔNm（ΔNm＝NM-NCR）
を算出する。偏差ΔNmはモータ回転数設定部８２に入力
される。モータ回転数設定部８２は偏差ΔNmに基づい
て、偏差ΔNmが予定の微小値（＞０）に維持されるよ
う、モータ出力制御回路８３に通電デューティの増減指
示値を出力する。すなわち、偏差ΔNmが微小値より大き
くなったときは、通電デューティを低減してモータ５７
の回転数を大きくする。一方、偏差ΔNmが微小値より小
さくなったときには通電デューティを増大させてモータ
５７の回転数を大きくする。

【００３８】図７は、モータ５７の出力制御回路図であ
り、図７において、全波インバータ８４は三相の励磁コ
イル５７３ｂに接続されたＦＥＴ（一般的には個体スイ
ッチング素子）８４ａ，８４ｂ，８４ｃ，８４ｄ，８４
ｅ，８４ｆを有し、このＦＥＴ８４ａ〜８４ｆはドライ
バ７４によって通電制御される。

【００３９】前記モータ回転センサ６４によって検出さ
れた通電タイミングにおいて、前記モータ出力制御回路
８３からドライバ７４に通電デューティが供給され、ド
ライバ７４はこの通電デューティに従い、ＦＥＴ８４ａ
〜８４ｆを付勢し、バッテリ４から電流を供給する。

【００４０】上述のように、モータ５７の回転は、踏力
による摩擦クラッチ（クラッチプレート５５，５６から
なる）の結合方向分力Ｔ２がクラッチの伝達トルクに達
したときに踏力に合力されて駆動スプロケット１３に伝
達される。また、モータ５７の回転数は、クランク軸１
０１の回転数よりわずかに大きくして、モータ５７の発
生するトルクを前記クラッチの伝達トルクとほぼ同等に
制御した。

【００４１】なお、上述の実施形態では、ブラシレスモ
ータ５７のアウタロータ回転角度を検出するセンサ６４
を、モータ５７の回転数検出用に兼用したが、モータ回
転検出用に専用センサを設けてもよい。例えば、出力ギ
ヤ５８やモータドリブンギヤ４８の外周に対向してクラ
ンク回転センサ６３と同様に専用センサを設ければよ
い。

【００４２】また、前記スラストボール伝達部に代え
て、次のような変形が可能である。図８〜図１０はスラ
ストボール伝達部の変形例に係る電動補助ユニット１の
要部断面図であり、図１と同符号は同一または同等部分
を示す。

【００４３】まず、図８において、クランク軸１０１に
円板８６、８７がスプライン結合される。円板８６の外
周にはワンウェイクラッチ５３が設けられ、円板８６か
ら張り出した部分８６ａにはクラッチプレート５５が設
けられる。一方、カバープレート５４と円板８６との間
に配置される円板８７には、屈曲したレバー８８が枢支
され、レバー８８の先端にはウェイト８９が設けられ
る。レバー８８の屈曲した部分の外周は、レバー８８が
図中反時計方向に回動したとき円板８６の背面つまりク
ラッチプレート５５が設けられた側と反対側の面に当接
可能なように構成される。カバープレート５４は、レバ
ー８８およびウェイト８９との干渉を回避するため外周
部分がクランク１１側に膨出している。

【００４４】この構成により、クランク１１を回動させ
ると、レバー８８およびウェイト８９の遠心力により、
これら部材８８，８９は反時計方向に回動し、前記屈曲
部外方で円板８６を付勢する。この付勢力は、クラッチ
プレート５５，５６の結合力となり、クランク１１の回
転速度に比例した結合力でモータ５７による駆動力が駆
動スプロケット１３に伝達される。

【００４５】さらに、前記レバー８８やウェイト８９の
遠心力を踏力に合力させるよう構成できる。図９におい
て、図１と同様に構成されるスラストボール伝達部５２
の駆動側座金５２１とカバープレート５４との間に円板
８７、ならびに円板８７に枢支されるレバー８８および
ウェイト８９を設ける。この構成により、レバー８８お
よびウェイト８９の遠心力によって生じるクランク軸１
０１方向の分力が駆動側座金５２１から被動側座金５２
２に伝達され、クラッチプレート５５，５６の結合力を
増大させるように作用する。

【００４６】図８，図９では、クランク１１の回転に伴
う遠心力をクラッチプレート５５，５６の結合力を増大
させるようにした。これに対して、図１０では、クラン
ク軸１０１の回転に伴う遠心力を、踏力によるクラッチ
結合力の軽減方向に作用させた。図１０において、被動
側座金５２２の張り出し部分つまり円筒状部分５２２ａ
に、ウェイト８９を有するレバー８８を枢支させた。軸
受４７の内輪４７２の側面には、レバー８８の屈曲部分
外方の押圧力を受けることができるスペーサ９０を設け
る。

【００４７】この構成により、被動側座金５２２の回転
に伴うレバー８８およびウェイト８９の遠心力は、軸受
４７を押圧するように作用し、その反力は、踏力の分力
で被動側座金５２２を付勢する力を弱める方向に働く。
その結果、踏力が大きくても、クランク軸１０１が比較
的高速で回転するような走行状態では、クラッチプレー
ト同士の結合力は低減される。つまり高速域では、モー
タ５７による補助力は低減される。

【００４８】上記実施形態の多板式摩擦クラッチ機構に
代えて、他の形式のクラッチを設けることができる。例
えば、クランク軸１０１の回転数に応じた遠心力で外周
に拡張する内周部材を設ける一方、この内周部材が拡張
したときに当接する外周部材を設け、この外周部材に前
記モータドリブンギヤに相当するギヤを設けることによ
って代替できる。このようなクラッチは遠心ガバナとし
て知られる。このような遠心ガバナによれば、回転数が
増大する程、遠心力が増大してモータの駆動力を人力に
合力するための伝達部の伝達力は増大するが、徐々に遠
心力の増大率が低減する。したがって、クランク軸１０
１がある程度以上に高速回転される状態では、クラッチ
の結合方向への分力は増大しないので、モータによる補
助力の増大も止まり、適切な補助力に維持される。

【００４９】なお、上記実施形態では、クランク軸１０
１の回転数以上に設定された微小範囲に前記モータの回
転数を制御するようにしたが、モータ５７の出力制御方
式はこれに限らない。例えば、車速や車速の変化率など
によって車速が高いときには出力を低減するように制御
することもできる。少なくとも、クランク軸に伝達され
る人力に応じて、モータ駆動力を人力に合力する伝達手
段の結合力が変化するよう構成されていればよい。

【００５０】

【発明の効果】以上の説明のとおり、請求項１〜請求項
５の発明によれば、人力に比例したモータ駆動力を人力
に合力して駆動輪に伝達することができる。特に、機械
的手段（一例では多板式クラッチ）の変位量に応じて駆
動力結合手段の結合力（一例ではクラッチプレート相互
の摩擦力）が決定され、この結合力に相応したモータ駆
動力が人力に合成される。従って、踏力つまり人力を踏
力センサで検出してその検出結果に応じてモータを制御
するのと異なり、踏力を検出するための機構を省略でき
る。また、踏力に応じて電磁クラッチを断続させるもの
とも異なり、重量低減や、コスト低下を図ることができ
る。

【００５１】また、請求項３，４の発明によれば、クラ
ンク軸よりわずかに高い回転数でモータが回転するよう
に制御され、モータの発生するトルクが駆動力結合手段
の結合力つまり動力伝達トルクと同等以上に制御され
る。

【００５２】さらに、請求項５の発明によれば、モータ
回転数検出専用ではなく、ブラシレスモータの回転制御
に本来的に使用される磁極センサの出力を利用してモー
タの回転数を検出できるので、少ないセンサ個数でモー
タを所望のように制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に係る駆動装置の断面図
である。

【図２】 本発明の一実施形態に係る駆動装置を有する
電動補助自転車の側面図である。

【図３】 スラストボール伝達装置の要部拡大図であ
る。

【図４】 ブラシレスモータの要部断面図である。

【図５】 ブラシレスモータの駆動回路を示すブロック
図である。

【図６】 コントローラの要部機能ブロック図である。

【図７】 ブラシレスモータの出力制御回路図である。

【図８】 クラッチ結合力可変手段の変形例(1)に係る
電動補助ユニットの要部断面図である。

【図９】 クラッチ結合力可変手段の変形例(2)に係る
電動補助ユニットの要部断面図である。

【図１０】 クラッチ結合力可変手段の変形例(3)に係
る電動補助ユニットの要部断面図である。

【符号の説明】

１…電動補助ユニット、 １３…駆動スプロケット、
４６…ハウジング、 ４８…モータドリブンギヤ、 ５
２…スラストボール伝達部、 ５３…ワンウェイクラッ
チ、 ５５，５６…クラッチプレート、 ５７…ブラシ
レスモータ、 ５８…モータ出力ギヤ、 ６１…磁石、
６２…制御基板、 １０１…クランク軸

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H019 BB01 BB02 BB05 BB15 BB23 CC04 DD01 5H607 BB01 BB09 BB14 BB17 CC03 EE05 EE31

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 人力にモータ駆動力を合成して駆動輪に
   伝達する電動補助自転車の駆動装置において、 モータ駆動力を人力駆動系に結合する駆動力結合手段を
   具備し、 前記駆動力結合手段が、人力に比例して変位する機械的
   手段によりその結合力を変化させる伝達力可変手段を有
   していることを特徴とする電動補助自転車の駆動装置。
2. 【請求項２】 前記駆動力結合手段が多板式クラッチで
   あり、前記伝達力可変手段は、人力の大きさに比例して
   前記多板式クラッチのクラッチプレート相互の摩擦力を
   変化させるように構成されたことを特徴とする請求項１
   記載の電動補助自転車の駆動装置。
3. 【請求項３】 モータ駆動力を発生するモータの回転を
   制御する制御手段を具備し、 前記制御手段が、前記人力にモータ駆動力が合成されて
   回転するクランク軸の回転数に基づいて前記モータを制
   御するように構成されたことを特徴とする請求項１また
   は２記載の電動補助自転車の駆動装置。
4. 【請求項４】 前記制御手段が、前記クランク軸の回転
   数以上に設定された微小範囲に前記モータの回転数を制
   御するよう構成されたことを特徴とする請求項３記載の
   電動補助自転車の駆動装置。
5. 【請求項５】 前記モータがブラシレスモータであり、
   前記モータの回転数が、該モータの磁極センサの出力に
   基づいて検出されることを特徴とする請求項３記載の電
   動補助自転車の駆動装置。