JP2014092446A - トルクセンサ、駆動ユニットおよび電動アシスト自転車 - Google Patents

Abstract

【課題】外側磁石部に対する内側磁石部の周方向の相対位置を高精度に検出するトルクセンサを提供する。
【解決手段】チェーンと噛み合う複数の歯を有するチェーンリング２２と、チェーンリングに対して相対的に回転可能に案内する回転案内部と、ベースプレート２１の相対回転により弾性変形する弾性部と、ベースプレートに固定される内側磁石部２４と、チェーンリングに固定される外側磁石部２５と、外側磁石部に対する内側磁石部の周方向の相対位置を検出する検出部とを備える。前記内側磁石部２４が、複数の第１磁石２４３を備え、前記外側磁石部２５が、複数の第２磁石２５３を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、電動アシスト自転車用のトルクセンサに関する。

従来より、運転者のペダルを踏む力を電動モータにより補助する電動アシスト自転車が利用されている。特開２０１２−１８７９６３ 号公報に開示される電動アシスト自転車は、人力によるペダル踏力を算出するトルク検出装置を含む。トルク検出装置は、軸部回転体と、歯部回転体と、を含む。軸部回転体は、人力駆動系のクランク軸に設けられる。歯部回転体は、軸部回転体と弾性体を介して連結される。ペダル踏力が作用すると、弾性体が圧縮され、軸部回転体と歯部回転体との間に位相差が発生する。

軸部回転体には、等間隔角度でＮ極、Ｓ極の順に第１の着磁部材が配置された第１の支持部が設けられる。歯部回転体には、等間隔角度でＮ極、Ｓ極の順に第２の着磁部材が配置された第２の支持部が設けられる。ホールセンサにより、第１の着磁部材の磁界が、略正弦波状の検出信号として検出される。また、第２の着磁部材の磁界も略正弦波状の検出信号として検出される。これらの検出信号に基づき、ペダル踏力に相当する上記位相差が算出される。

中国実用新案公告第２６７５５４３号明細書に開示される電動アシスト自転車は、外凸輪７と、内凸輪８と、を含む。外凸輪７は、内凸輪８とバネ１１を介して連結される。バネ１１の軸線は、中軸２の軸心を中心とした円周上に位置する。
特開２０１２−１８７９６３ 号公報 中国実用新案公告第２６７５５４３号明細書

ところで、特開２０１２−１８７９６３ 号公報に開示されるトルク検出装置では、着磁部材の位置がずれると、トルクの検出精度が低下してしまう。また、複数の着磁部材からの磁束がばらつく場合も、トルクの検出精度が低下してしまう。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、外側磁石部に対する内側磁石部の周方向の相対位置を高精度に検出することを目的としている。

本発明の例示的な電動アシスト自転車用のトルクセンサは、中心軸上にクランクが接続されるベースプレートと、前記中心軸を中心とする円環状であり、外周部にチェーンと噛み合う複数の歯を有するチェーンリングと、前記ベースプレートを前記チェーンリングに対して相対的に回転可能に案内する回転案内部と、前記チェーンリングに対する前記ベースプレートの相対回転により弾性変形する弾性部と、前記中心軸を中心とする円環状であり、前記ベースプレートに固定される内側磁石部と、前記中心軸を中心とする円環状であり、前記内側磁石部の径方向外側に位置し、前記チェーンリングに固定される外側磁石部と、前記外側磁石部に対する前記内側磁石部の周方向の相対位置を検出する検出部と、を備え、前記内側磁石部が、前記中心軸を中心として前記中心軸に垂直な方向に広がる円環状の第１ヨークと、前記第１ヨークの前記中心軸に垂直な側面上に周方向に配置され、前記第１ヨークに直接的に、または、接着剤を介して間接的に接する複数の第１磁石と、を備え、前記外側磁石部が、前記中心軸を中心として前記中心軸に垂直な方向に広がる円環状の第２ヨークと、前記複数の第１磁石の径方向外側にて前記第２ヨークの前記中心軸に垂直な側面上に周方向に配置され、前記第２ヨークに直接的に、または、接着剤を介して間接的に接する複数の第２磁石と、を備え、前記複数の第１磁石の個数が偶数であり、各第１磁石の磁極の向きが、周方向にて隣接する第１磁石の磁極の向きと反対であり、前記複数の第２磁石の個数が偶数であり、各第２磁石の磁極の向きが、周方向にて隣接する第２磁石の磁極の向きと反対である。

本発明によれば、外側磁石部に対する内側磁石部の周方向の相対位置を高精度に検出することができる。

図１は、電動アシスト自転車の側面図である。 図２は、トルクセンサの左側面図である。 図３は、トルクセンサの右側面図である。 図４は、ベースプレートの左側面図である。 図５は、チェーンリングの左側面図である。 図６は、ベースプレートおよびチェーンリングの左側面図である。 図７は、ベースプレートおよびチェーンリングの一部を拡大して示す左側面図である。 図８は、内側磁石部の右側面図である。 図９は、ベースプレートおよび内側磁石部の右側面図である。 図１０は、内側磁石部の断面図である。 図１１は、第１磁石を拡大して示す右側面図である。 図１２は、外側磁石部の右側面図である。 図１３は、チェーンリングおよび外側磁石部の右側面図である。 図１４は、外側磁石部の断面図である。 図１５は、第２磁石を拡大して示す右側面図である。 図１６は、内側磁石部および外側磁石部の右側面図である。 図１７は、内側磁石部、外側磁石部および検出部の断面図である。

本明細書では、起立状態の電動アシスト自転車における図１の上側を単に「上側」と呼び、下側を単に「下側」と呼ぶ。また、起立状態の電動アシスト自転車を前側から見た場合の右側を単に「右側」と呼び、左側を単に「左側」と呼ぶ。さらに、トルクセンサの中心軸Ｊ１に平行な方向を「軸方向」と呼び、中心軸Ｊ１を中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｊ１を中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。

図１は、本発明の例示的な一の実施形態に係る電動アシスト自転車１を示す側面図である。電動アシスト自転車１は、運転者のペダルを踏む力を電動モータにより補助する自転車である。電動アシスト自転車１は、フレーム１１と、前輪１２と、後輪１３と、ハンドル１４と、サドル１５と、チェーン１６と、クランク３１と、２つのペダル３２と、トルクセンサ２と、電動モータ４１と、バッテリ４２と、制御部４３と、を含む。以下の説明では、電動モータ４１を単に「モータ４１」という。

フレーム１１は、前輪１２と後輪１３とを接続する。ハンドル１４は、前輪１２の方向を変更する。サドル１５には、運転者が着座する。２つのペダル３２は、クランク３１の両端に取り付けられる。クランク３１は、左右方向のおよそ中央において、トルクセンサ２に接続される。チェーン１６は、トルクセンサ２と後輪１３とを連結する。運転者のペダル３２を踏む力により、クランク３１を回転させるトルクが生じる。トルクセンサ２は、当該トルクを検出する。また、トルクは、トルクセンサ２およびチェーン１６を介して後輪１３に伝達される。以下の説明では、運転者のペダル３２を踏む力を、「ペダル踏力」という。

モータ４１は、前輪１２に取り付けられる。バッテリ４２は、サドル１５の下方にてフレーム１１に取り付けられたバッテリ台座に取り付けられる。バッテリ４２は、モータ４１に電力を供給する。モータ４１は、バッテリ４２からの電力により駆動し、前輪１２に補助動力を供給する。制御部４３は、ペダル踏力に基づいてモータ４１の駆動を制御する。換言すれば、制御部４３は、トルクセンサ２から出力される信号に基づいて、モータ４１に制御信号を出力する。以下の説明では、トルクセンサ２と、モータ４１と、制御部４３と、をまとめて、「駆動ユニット４０」と呼ぶ。

図２は、トルクセンサ２の左側面図である。図３は、トルクセンサ２の右側面図である。トルクセンサ２は、ベースプレート２１と、チェーンリング２２と、６個の弾性部２３と、内側磁石部２４と、外側磁石部２５と、を含む。外側磁石部２５は、内側磁石部２４の径方向外側に配置される。内側磁石部２４と外側磁石部２５との間には、図示しない略円環状の滑り軸受が設けられる。当該滑り軸受は、ベースプレート２１をチェーンリング２２に対して相対的に回転可能に案内する回転案内部である。回転案内部の構造は、適宜変更されてよい。

６個の弾性部２３はそれぞれ、チェーンリング２２に対するベースプレート２１の相対回転により弾性変形する。弾性部２３は、接線方向に略直線状に延びる弦巻バネである。各弾性部２３は、トルクセンサ２の中心軸Ｊ１を中心とする周方向に、略等角度間隔にて配置される。

図４は、ベースプレート２１の左側面図である。ベースプレート２１は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環状の板状部材である。ベースプレート２１は、中央部２１１と、６個の外凸部２１２と、６個の接触部２１３と、６個の第１突起部２１４と、を含む。

中央部２１１は、左右方向に延びる中心軸Ｊ１を中心とする略円環板状である。中央部２１１の中央には、略円形の開口２１０が設けられる。クランク３１（図１参照）の一部が、開口２１０に挿入され、開口２１０の周囲の部位にカシメにより接続される。換言すれば、クランク３１は、ベースプレート２１の中心軸Ｊ１上に接続される。

各外凸部２１２は、中央部２１１の外周エッジから径方向外側に広がる。外凸部２１２は、略矩形板状である。６個の外凸部２１２は、中央部２１１の周囲にて、略等角度間隔にて周方向に配置される。各外凸部２１２の径方向外側のエッジからは、略矩形板状の接触部２１３が径方向外側に突出する。接触部２１３と外凸部２１２との境界部は、図４中の手前側である左側に曲がる段差部である。このため、接触部２１３は、軸方向において外凸部２１２よりも左側に位置する。軸方向は、上述の左右方向に一致する。

各外凸部２１２の時計回り方向前側の前側エッジには、第１突起部２１４が設けられる。第１突起部２１４は、当該前側エッジから、図３中における時計回りに周方向に突出する。複数の第１突起部２１４は、周方向における同一方向に突出する。第１突起部２１４の径方向外側のエッジ２１５は、外凸部２１２から周方向に離れるに従って、径方向内側へと向かう。第１突起部２１４の径方向内側のエッジ２１６は、およそ周方向に延びる。エッジ２１６の周方向の長さは比較的短いため、エッジ２１６がおよそ接線方向に直線状に延びていても、エッジ２１６は、およそ周方向に延びると捉えることができる。

図５は、チェーンリング２２の左側面図である。チェーンリング２２は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環状の板状部材である。チェーンリング２２は、チェーン１６（図１参照）と噛み合う複数の歯２２９を外周部に有する。チェーンリング２２の中央には、略円形の第１開口２２０が設けられる。第１開口２２０の周囲には、６個の第２開口２２１が略等角度間隔にて周方向に配置される。６個の第２開口２２１は、チェーンリング２２の内周部に位置する。各第２開口２２１は、略矩形である。チェーンリング２２の内周部は、第１開口２２０よりも径方向外側、かつ、複数の歯２２９を有する外周部よりも径方向内側の部位である。

チェーンリング２２は、６個の第１ストッパ２２２と、６個の第２ストッパ２２３と、６個の第２突起部２２４と、を含む。各第１ストッパ２２２は、周方向に隣接する２つの第２開口２２１の間に位置する。６個の第１ストッパ２２２は、略等角度間隔にて周方向に配置される。第１ストッパ２２２は、チェーンリング２２の内周部から、図５における手前側である左側へと、軸方向に突出する。第１ストッパ２２２は、チェーンリング２２の内周部の一部を、およそ周方向に延びる折り曲げ線にて軸方向に折り曲げることにより構成される。

各第２開口２２１の径方向外側のエッジ近傍からは、第２ストッパ２２３が、左側へと軸方向に突出する。６個の第２ストッパ２２３は、略等角度間隔にて周方向に配置される。６個の第１ストッパ２２２と６個の第２ストッパ２２３とは、周方向に交互に配置される。各第２ストッパ２２３は、第１ストッパ２２２と周方向に離間する。第２ストッパ２２３は、チェーンリング２２の内周部の一部を、およそ周方向に延びる折り曲げ線にて軸方向に折り曲げることにより構成される。第２ストッパ２２３の周方向の長さは、第１ストッパ２２２の周方向の長さよりも長い。

各第２開口２２１の時計回り方向前側の前側エッジには、第２突起部２２４が設けられる。第２突起部２２４は、当該前側エッジから、図５中における反時計回りに周方向に突出する。複数の第２突起部２２４は、周方向における同一方向に突出する。第２突起部２２４の径方向外側のエッジ２２５は、およそ周方向に延びる。エッジ２２５の周方向の長さは比較的短いため、エッジ２２５がおよそ接線方向に直線状に延びていても、エッジ２２５は、およそ周方向に延びると捉えることができる。第２突起部２２４の径方向内側のエッジ２２６は、図５中における時計回り方向後側に向かうに従って、径方向外側へと向かう。

図６は、ベースプレート２１およびチェーンリング２２の左側面図である。ベースプレート２１は、チェーンリング２２の左側に位置する。ベースプレート２１の外周部に設けられた各接触部２１３は、チェーンリング２２の内周部に設けられた第１ストッパ２２２と第２ストッパ２２３との間に位置する。接触部２１３は、第１ストッパ２２２の時計回り方向前側、かつ、第２ストッパ２２３の時計回り方向後側に位置する。接触部２１３は、第１ストッパ２２２および第２ストッパ２２３とそれぞれ周方向に対向する。図６では、接触部２１３が第１ストッパ２２２に接触している。

接触部２１３は、チェーンリング２２の内周部と軸方向に重なる。上述のように、接触部２１３は、軸方向において外凸部２１２よりも左側に位置する。このため、ベースプレート２１において、接触部２１３は、接触部２１３よりも径方向内側の部位よりも、軸方向にてチェーンリング２２から離れる方向に位置する。

図７は、接触部２１３、第１ストッパ２２２および第２ストッパ２２３を拡大して示す左側面図である。接触部２１３の時計回り方向後側の面は、第１ストッパ２２２に接する第１接触面２１７である。第１ストッパ２２２の時計回り方向前側の面は、接触部２１３に接する接触面２２７である。第１接触面２１７および接触面２２７は、周方向に略垂直である。換言すれば、第１接触面２１７は、中心軸Ｊ１を中心とする円周と第１接触面２１７との交点における当該円周の接線に略垂直である。接触面２２７においても同様である。接触部２１３が第１ストッパ２２２に接することにより、チェーンリング２２に対するベースプレート２１の反時計回りの回転が制限される。なお、第１接触面２１７および接触面２２７は、周方向に厳密に垂直である必要はなく、周方向に対して僅かに傾斜してもよい。

ベースプレート２１がチェーンリング２２に対して時計回りに回転すると、接触部２１３は第１ストッパ２２２から離れ、第２ストッパ２２３に向かって移動し、第２ストッパ２２３に接する。移動中の接触部２１３は、第１ストッパ２２２および第２ストッパ２２３から周方向に離間している。接触部２１３の時計回り方向前側の面は、第２ストッパ２２３に接する第２接触面２１８である。第２ストッパ２２３の時計回り方向後側の面は、接触部２１３に接する接触面２２８である。第２接触面２１８および接触面２２８は、周方向に略垂直である。換言すれば、第２接触面２１８は、中心軸Ｊ１を中心とする円周と第２接触面２１８との交点における当該円周の接線に略垂直である。接触面２２８においても同様である。接触部２１３が第２ストッパ２２３に接することにより、チェーンリング２２に対するベースプレート２１の時計回りの回転が制限される。なお、第２接触面２１８および接触面２２８は、周方向に厳密に垂直である必要はなく、周方向に対して僅かに傾斜してもよい。

接触部２１３が、第１ストッパ２２２から第２ストッパ２２３まで移動する間に、ベースプレート２１は、チェーンリング２２に対して約５．５°だけ相対的に回転する。回転角度５．５°は、後述する検出部２６（図１６参照）における電気角４９．５°に相当する。図２に示すように、接触部２１３、第１ストッパ２２２および第２ストッパ２２３は、弾性部２３よりも径方向外側に位置する。接触部２１３は、ベースプレート２１の外周部の一部を、およそ周方向に延びる折り曲げ線にて軸方向に折り曲げることにより構成されてもよい。

図６に示すように、ベースプレート２１の外周部に設けられた第１突起部２１４は、チェーンリング２２の第２開口２２１の一部と軸方向に重なる。第１突起部２１４は、チェーンリング２２の内周部に設けられた第２突起部２２４と周方向に対向する。第１突起部２１４は、弾性部２３（図２参照）の一方の端部である時計回り方向後側の端部内に収容される。第２突起部２２４は、弾性部２３の他方の端部である時計回り方向前側の端部内に収容される。これにより、弾性部２３は、第２開口２２１に軸方向に重なって配置される。ベースプレート２１において、第１突起部２１４は、周囲の部位である外凸部２１２よりも軸方向の左側に位置する。チェーンリング２２において、第２突起部２２４は、周囲の部位よりも軸方向の左側に位置する。

ベースプレート２１にペダル踏力が加えられていない状態では、図２に示すように、接触部２１３が第１ストッパ２２２に接している。弾性部２３は圧縮状態であり、弾性部２３の復元力により、接触部２１３の第１接触面２１７（図７参照）が、第１ストッパ２２２の接触面２２７に周方向に押し当てられる。

ベースプレート２１にペダル踏力が加えられると、ベースプレート２１が、チェーンリング２２に対して相対的に時計回りに回転し、弾性部２３が圧縮される。また、接触部２１３が、第１ストッパ２２２から離間して、第２ストッパ２２３に近づく。ペダル踏力がベースプレート２１に加えられた直後は、チェーンリング２２は回転せず、ベースプレート２１が回転する。ベースプレート２１が、ペダル踏力と弾性部２３の復元力とが釣り合う位置まで回転すると、チェーンリング２２がベースプレート２１と共に回転し始める。

トルクセンサ２では、ベースプレート２１に加えられるペダル踏力が大きくなるに従って、ベースプレート２１が、チェーンリング２２に対して相対的に時計回りに回転し、弾性部２３がさらに圧縮される。また、接触部２１３が、第１ストッパ２２２から第２ストッパ２２３へと向かう方向に移動する。ベースプレート２１に加えられるペダル踏力が、所定の大きさよりも大きい状態では、接触部２１３の第２接触面２１８（図７参照）が、第２ストッパ２２３の接触面２２８に周方向に押し当てられる。

図８は、内側磁石部２４の右側面図である。内側磁石部２４は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環状の板状部材である。内側磁石部２４は、図９に示すように、ベースプレート２１の右側面にネジ等により固定される。ベースプレート２１にペダル踏力が加えられると、内側磁石部２４は、ベースプレート２１と共に中心軸Ｊ１を中心として回転する。

図１０は、内側磁石部２４を、図８中のＡ−Ａの位置にて切断した断面図である。図８および図１０に示すように、内側磁石部２４は、第１ヨーク２４１と、第１磁石収容部２４２と、複数の第１磁石２４３と、を含む。第１ヨーク２４１は、中心軸Ｊ１を中心として、中心軸Ｊ１に略垂直な方向に広がる略円環状の板状部材である。第１ヨーク２４１は、金属等の磁性体である。複数の第１磁石２４３の個数は偶数である。内側磁石部２４では、例えば、１８個の第１磁石２４３が設けられる。第１磁石２４３は、好ましくは、フェライト磁石である。第１磁石２４３として、ネオジム磁石等の他の磁石が利用されてもよい。第１ヨーク２４１および複数の第１磁石２４３は、複数の弾性部２３と軸方向に重なる。

第１磁石収容部２４２は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環状の板状部材である。第１磁石収容部２４２は、第１ヨーク２４１の右側に位置し、第１ヨーク２４１の右側面２４４上に固定される。第１ヨーク２４１の右側面２４４は、中心軸Ｊ１に略垂直に広がる。第１磁石収容部２４２は、樹脂等の非磁性体である。第１磁石収容部２４２は、好ましくは、樹脂により形成され、インサート成形により第１ヨーク２４１に固定される。第１磁石収容部２４２には、第１磁石２４３と同数の１８個の孔部２４５が設けられる。各孔部２４５は、第１磁石収容部２４２を軸方向に貫通する。孔部２４５の軸方向に垂直な断面は、略円形である。複数の孔部２４５は、略等角度間隔にて周方向に配置される。孔部２４５の左側の開口は、第１ヨーク２４１の右側面２４４により閉塞される。

各第１磁石２４３は、軸方向に延びる略円柱状である。複数の第１磁石２４３はそれぞれ、第１磁石収容部２４２の複数の孔部２４５に収容される。好ましくは、複数の第１磁石２４３はそれぞれ、複数の孔部２４５に圧入される。これにより、複数の第１磁石２４３が、第１ヨーク２４１の右側面２４４上に、略等角度間隔にて周方向に配置される。各第１磁石２４３は、第１ヨーク２４１の右側面２４４に直接的に接する。または、各第１磁石２４３は、接着剤を介して第１ヨーク２４１の右側面２４４に間接的に接する。換言すれば、第１ヨーク２４１の右側面２４４と第１磁石２４３とに直接的に接する薄い接着剤層が設けられる。各第１磁石２４３の磁極の向きは、周方向にて隣接する第１磁石２４３の磁極の向きと反対である。すなわち、Ｎ極が左を向く９個の第１磁石２４３と、Ｓ極が左を向く９個の第１磁石２４３とが、周方向に交互に配列される。

図１１は、１つの第１磁石２４３および当該第１磁石２４３近傍を拡大して示す右側面図である。孔部２４５の内面２４６には、複数の内面凸部２４７が設けられる。複数の内面凸部２４７は、第１磁石２４３の中心軸Ｊ２を中心とする孔部２４５の周方向に、互いに離間して配置される。中心軸Ｊ２は、中心軸Ｊ１に平行である。例えば、３個の内面凸部２４７が、略等角度間隔にて孔部２４５の周方向に配置される。内面凸部２４７は、周囲の部位に比べて、中心軸Ｊ２を中心とする径方向内側に突出する。内面凸部２４７は、第１磁石２４３の外周面に接する。孔部２４５の内面２４６のうち、複数の内面凸部２４７を除く部位は、第１磁石２４３から離間している。すなわち、複数の第１磁石２４３はそれぞれ、複数の孔部２４５の内面２４６に、中心軸Ｊ２を中心とする周方向において互いに離間する複数の位置にて接する。

図１２は、外側磁石部２５の右側面図である。外側磁石部２５は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環状の板状部材である。外側磁石部２５は、図１３に示すように、チェーンリング２２の右側面にネジ等により固定される。外側磁石部２５は、チェーンリング２２と共に中心軸Ｊ１を中心として回転する。外側磁石部２５は、図３に示すように、内側磁石部２４の径方向外側に位置する。上述のように、ベースプレート２１が、チェーンリング２２に対して相対的に回転すると、外側磁石部２５に対する内側磁石部２４の周方向の相対位置が変化する。

図１４は、外側磁石部２５を、図１２中のＢ−Ｂの位置にて切断した断面図である。図１２および図１４に示すように、外側磁石部２５は、第２ヨーク２５１と、第２磁石収容部２５２と、複数の第２磁石２５３と、を含む。第２ヨーク２５１は、中心軸Ｊ１を中心として、中心軸Ｊ１に略垂直な方向に広がる略円環状の板状部材である。第２ヨーク２５１は、金属等の磁性体である。複数の第２磁石２５３の個数は偶数である。外側磁石部２５では、例えば、第１磁石２４３と同数の１８個の第２磁石２５３が設けられる。第２磁石２５３は、好ましくは、フェライト磁石である。第２磁石２５３として、ネオジム磁石等の他の磁石が利用されてもよい。第２ヨーク２５１および複数の第２磁石２５３は、複数の弾性部２３と軸方向に重なる。

第２磁石収容部２５２は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環状の板状部材である。第２磁石収容部２５２は、第２ヨーク２５１の右側に位置し、第２ヨーク２５１の右側面２５４上に固定される。第２ヨーク２５１の右側面２５４は、中心軸Ｊ１に略垂直に広がる。第２磁石収容部２５２は、樹脂等の非磁性体である。第２磁石収容部２５２は、好ましくは、樹脂により形成され、インサート成形により第２ヨーク２５１に固定される。第２磁石収容部２５２には、第２磁石２５３と同数の１８個の孔部２５５が設けられる。各孔部２５５は、第２磁石収容部２５２を軸方向に貫通する。孔部２５５の軸方向に垂直な断面は、略円形である。複数の孔部２５５は、略等角度間隔にて周方向に配置される。孔部２５５の左側の開口は、第２ヨーク２５１の右側面２５４により閉塞される。

各第２磁石２５３は、軸方向に延びる略円柱状である。第２磁石２５３の軸方向に垂直な断面の直径は、第１磁石２４３の軸方向に垂直な断面の直径よりも大きい。複数の第２磁石２５３はそれぞれ、第２磁石収容部２５２の複数の孔部２５５に収容される。好ましくは、複数の第２磁石２５３はそれぞれ、複数の孔部２５５に圧入される。これにより、複数の第２磁石２５３が、第２ヨーク２５１の右側面２５４上に、略等角度間隔にて周方向に配置される。複数の第２磁石２５３は、図３に示すように、複数の第１磁石２４３の径方向外側に配置される。

図１２および図１４に示す各第２磁石２５３は、第２ヨーク２５１の右側面２５４に直接的に接する。または、各第２磁石２５３は、接着剤を介して第２ヨーク２５１の右側面２５４に間接的に接する。換言すれば、第２ヨーク２５１の右側面２５４と第２磁石２５３とに直接的に接する薄い接着剤層が設けられる。各第２磁石２５３の磁極の向きは、周方向にて隣接する第２磁石２５３の磁極の向きと反対である。すなわち、Ｎ極が左を向く９個の第２磁石２５３と、Ｓ極が左を向く９個の第２磁石２５３とが、周方向に交互に配列される。

図１５は、１つの第２磁石２５３および当該第２磁石２５３近傍を拡大して示す右側面図である。孔部２５５の内面２５６には、複数の内面凸部２５７が設けられる。複数の内面凸部２５７は、第２磁石２５３の中心軸Ｊ３を中心とする孔部２５５の周方向に、互いに離間して配置される。中心軸Ｊ３は、中心軸Ｊ１に平行である。例えば、３個の内面凸部２５７が、略等角度間隔にて孔部２５５の周方向に配置される。内面凸部２５７は、周囲の部位に比べて、中心軸Ｊ３を中心とする径方向内側に突出する。内面凸部２５７は、第２磁石２５３の外周面に接する。孔部２５５の内面２５６のうち、複数の内面凸部２５７を除く部位は、第２磁石２５３から離間している。すなわち、複数の第２磁石２５３はそれぞれ、複数の孔部２５５の内面２５６に、中心軸Ｊ３を中心とする周方向において互いに離間する複数の位置にて接する。

図１６は、内側磁石部２４および外側磁石部２５の右側面図である。図１６では、検出部２６を、内側磁石部２４および外側磁石部２５と共に描いている。また、図１６に示す状態では、径方向にて対向する第１磁石２４３と第２磁石２５３とについて、第１磁石２４３の中心と第２磁石２５３の中心とが径方向に延びる直線上に位置する。この場合、中心軸Ｊ１から第１磁石２４３へと延びる第１磁石２４３の２本の接線は、第１磁石２４３と径方向に対向する第２磁石２５３に接する。

検出部２６は、外側磁石部２５に対する内側磁石部２４の周方向の相対位置を検出する。検出部２６は、第１検出素子２６１と、第２検出素子２６２と、第３検出素子２６３と、第４検出素子２６４と、を含む。以下の説明では、第１検出素子２６１、第２検出素子２６２、第３検出素子２６３、および、第４検出素子２６４をまとめて、「検出素子２６１〜２６４」と呼ぶ。検出素子２６１〜２６４は、好ましくは、ホールセンサである。

図１７は、内側磁石部２４、外側磁石部２５および検出部２６を、図１６中のＣ−Ｃの位置にて切断した断面図である。図１６および図１７に示すように、第１検出素子２６１は、軸方向において内側磁石部２４よりも図１６中の手前側である右側に、内側磁石部２４から離間して配置される。第２検出素子２６２も、第１検出素子２６１と同様に、軸方向において内側磁石部２４よりも右側に、内側磁石部２４から離間して配置される。第２検出素子２６２は、周方向において、第１検出素子２６１から約１０°離れた位置に配置される。第１検出素子２６１と第２検出素子２６２との間の角度１０°は、検出部２６における電気角９０°に相当する。

第３検出素子２６３は、軸方向において外側磁石部２５よりも右側に、外側磁石部２５から離間して配置される。第４検出素子２６４も、第３検出素子２６３と同様に、軸方向において外側磁石部２５よりも右側に、外側磁石部２５から離間して配置される。第４検出素子２６４は、周方向において、第３検出素子２６３から約１０°離れた位置に配置される。第３検出素子２６３と第４検出素子２６４との間の角度１０°は、検出部２６における電気角９０°に相当する。

第１検出素子２６１および第２検出素子２６２は、内側磁石部２４に軸方向に対向する。第３検出素子２６３および第４検出素子２６４は、外側磁石部２５に軸方向に対向する。第１検出素子２６１は、第３検出素子２６３と径方向に対向する。第２検出素子２６２は、第４検出素子２６４と径方向に対向する。検出素子２６１〜２６４は、例えば、内側磁石部２４および外側磁石部２５の右側面を覆う図示省略のカバー部に固定される。当該カバー部は、ベースプレート２１およびチェーンリング２２が回転しても、回転しない。

第１検出素子２６１および第２検出素子２６２は、内側磁石部２４により形成される磁界の強さを検出する内側検出部２６５である。第３検出素子２６３および第４検出素子２６４は、外側磁石部２５により形成される磁界の強さを検出する外側検出部２６６である。内側磁石部２４が、中心軸Ｊ１を中心として回転すると、内側磁石部２４による磁界の強さが、内側検出部２６５により検出され、略正弦波状の信号として出力される。外側磁石部２５が、中心軸Ｊ１を中心として回転すると、外側磁石部２５による磁界の強さが、外側検出部２６６により検出され、略正弦波状の信号として出力される。図１７に示すように、外側検出部２６６と複数の第２磁石２５３との軸方向の距離Ｌ２は、内側検出部２６５と複数の第１磁石２４３との軸方向の距離Ｌ１よりも大きい。

内側磁石部２４では、磁極の向きが同じ第１磁石２４３が、４０°間隔で周方向に配列される。内側磁石部２４が、４０°だけ回転すると、内側検出部２６５により、略正弦波状の１波長分の信号が出力される。外側磁石部２５でも、内側磁石部２４と同様に、磁極の向きが同じ第２磁石２５３が、４０°間隔で周方向に配列される。外側磁石部２５が、４０°だけ回転すると、外側検出部２６６により、略正弦波状の１波長分の信号が出力される。換言すれば、内側磁石部２４および外側磁石部２５における４０°の回転角度は、３６０°の電気角に相当する。

図１６に示す検出部２６では、内側検出部２６５からの信号と、外側検出部２６６からの信号とが比較され、比較結果に基づいて、外側磁石部２５に対する内側磁石部２４の周方向の相対位置が求められる。当該相対位置は、検出部２６から、図１に示す制御部４３へと送られる。制御部４３は、当該相対位置に基づいてペダル踏力を求める。制御部４３は、当該ペダル踏力に基づいてモータ４１に制御信号を出力し、モータ４１から前輪１２に供給される補助動力の大きさが制御される。

検出部２６では、内側検出部２６５が、第１検出素子２６１および第２検出素子２６２を含むことにより、内側磁石部２４が回転していない状態であっても、内側検出部２６５に対する内側磁石部２４の周方向の相対位置が精度良く求められる。外側磁石部２５が、第３検出素子２６３および第４検出素子２６４を含むことにより、外側磁石部２５が回転していない状態であっても、外側検出部２６６に対する外側磁石部２５の周方向の相対位置が精度良く求められる。例えば、第１検出素子２６１に最も近接した位置に位置する第１磁石２４３と、第１検出素子２６１との間の周方向における距離が、内側検出部２６５により求められる。また、第３検出素子２６３に最も近接した位置に位置する第２磁石２５３と、第３検出素子２６３との間の周方向における距離が、外側検出部２６６により求められる。

電動アシスト自転車１では、ペダル３２に力が加えられた直後は、チェーンリング２２および外側磁石部２５は回転せず、ベースプレート２１および内側磁石部２４が回転する。上述のように、検出部２６は、内側磁石部２４および外側磁石部２５が回転していない状態であっても、外側磁石部２５に対する内側磁石部２４の周方向の相対位置を精度良く求めることができる。したがって、ペダル３２に力が加えられた直後であっても、検出部２６は、外側磁石部２５に対する内側磁石部２４の周方向の相対位置を精度良く求めることができる。

以上、電動アシスト自転車１について説明した。上述のように、トルクセンサ２では、内側磁石部２４が、第１ヨーク２４１と、第１ヨーク２４１に直接的に、または、接着剤を介して間接的に接する複数の第１磁石２４３と、を含む。また、外側磁石部２５が、第２ヨーク２５１と、第２ヨーク２５１に直接的に、または、接着剤を介して間接的に接する複数の第２磁石２５３と、を含む。

これにより、内側磁石部２４による磁界の磁束密度、および、外側磁石部２５による磁界の磁束密度が増大する。このため、検出部２６により、外側磁石部２５に対する内側磁石部２４の周方向の相対位置を高精度に検出することができる。その結果、ペダル踏力によりベースプレート２１に加えられるトルクを高精度に求めることができ、モータ４１からの補助動力の供給を高精度に制御することができる。

また、第１磁石２４３と第１ヨーク２４１との間に、接着剤層よりも厚い樹脂部材等が設けられる場合に比べて、軸方向における第１磁石２４３の位置精度を向上することができる。同様に、軸方向における第２磁石２５３の位置精度も向上することができる。これにより、外側磁石部２５に対する内側磁石部２４の周方向の相対位置を、より高精度に検出することができる。さらに、第１ヨーク２４１および第２ヨーク２５１により、第１磁石２４３および第２磁石２５３のパーミアン係数が増大するため、第１磁石２４３および第２磁石２５３の低温減磁を抑制することができる。

トルクセンサ２では、第１磁石２４３および第２磁石２５３として、比較的磁力が小さいフェライト磁石を利用した場合であっても、上述のように、外側磁石部２５に対する内側磁石部２４の周方向の相対位置を高精度に検出することができる。第１磁石２４３および第２磁石２５３としてフェライト磁石を利用することにより、トルクセンサ２の製造コストを低減することができる。

上述のように、複数の第１磁石２４３はそれぞれ、第１ヨーク２４１に固定された第１磁石収容部２４２の複数の孔部２４５に収容される。複数の第２磁石２５３はそれぞれ、第２ヨーク２５１に固定された第２磁石収容部２５２の複数の孔部２５５に収容される。これにより、第１磁石２４３および第２磁石２５３の取付位置の精度を向上することができる。その結果、外側磁石部２５に対する内側磁石部２４の周方向の相対位置を、より高精度に検出することができる。

また、第１磁石２４３は、第１磁石収容部２４２の孔部２４５に圧入され、第２磁石２５３は、第２磁石収容部２５２の孔部２５５に圧入される。これにより、第１磁石２４３および第２磁石２５３の取付位置の精度を、さらに向上することができる。

第１磁石２４３は、孔部２４５の内面２４６に、互いに離間する複数の位置にて接する。これにより、第１磁石２４３を孔部２４５に容易に圧入することができる。また、第１磁石２４３の圧入時に、孔部２４５の周囲の部位が破損することを抑制することができる。孔部２４５内における第１磁石２４３の位置精度を向上するためには、第１磁石２４３は、孔部２４５の内面２４６に、互いに離間する３以上の位置にて接することが好ましい。

第２磁石２５３は、第１磁石２４３と同様に、孔部２５５の内面２５６に、互いに離間する複数の位置にて接する。これにより、第２磁石２５３を孔部２５５に容易に圧入することができる。また、第２磁石２５３の圧入時に、孔部２５５の周囲の部位が破損することを抑制することができる。孔部２５５内における第２磁石２５３の位置精度を向上するためには、第２磁石２５３は、孔部２５５の内面２５６に、互いに離間する３以上の位置にて接することが好ましい。

上述のように、第２磁石２５３の直径は、第１磁石２４３の直径よりも大きいため、外側磁石部２５により形成される磁界は、内側磁石部２４により形成される磁界よりも強い。トルクセンサ２では、外側検出部２６６と複数の第２磁石２５３との軸方向の距離Ｌ２が、内側検出部２６５と複数の第１磁石２４３との軸方向の距離Ｌ１よりも大きい。これにより、外側検出部２６６により検出される磁界のピーク値と、内側検出部２６５により検出される磁界のピーク値との差を小さくすることができる。その結果、検出部２６により、外側磁石部２５に対する内側磁石部２４の周方向の相対位置を容易に検出することができる。好ましくは、外側検出部２６６により検出される磁界のピーク値は、内側検出部２６５により検出される磁界のピーク値にほぼ等しい。

トルクセンサ２では、複数の弾性部２３が、第１ヨーク２４１および第２ヨーク２５１と軸方向に重なる。これにより、弾性部２３が第１ヨーク２４１および第２ヨーク２５１と径方向に重なって配置される場合に比べて、トルクセンサ２を径方向において小型化することができる。また、トルクセンサ２の径方向の大型化を抑制しつつ、第１ヨーク２４１の径方向の幅、および、第２ヨーク２５１の径方向の幅を、大きくすることができる。

ベースプレート２１では、第１ストッパ２２２に接する接触部２１３の第１接触面２１７が、周方向に略垂直である。チェーンリング２２では、接触部２１３に接する第１ストッパ２２２の接触面２２７が、周方向に略垂直である。このため、接触部２１３が第１ストッパ２２２に繰り返し押し当てられても、第１接触面２１７および接触面２２７が削れたり変形することが抑制される。これにより、接触部２１３が第１ストッパ２２２に接する状態において、ベースプレート２１のチェーンリング２２に対する周方向の相対位置がずれることを抑制することができる。その結果、外側磁石部２５に対する内側磁石部２４の相対位置の検出において、検出精度の低下を抑制することができる。

第１ストッパ２２２は、チェーンリング２２の内周部の一部を、およそ周方向に延びる折り曲げ線にて軸方向に折り曲げることにより構成される。すなわち、第１ストッパ２２２の折り曲げ線は、第１ストッパ２２２の接触面２２７に略垂直である。これにより、接触部２１３が第１ストッパ２２２に繰り返し押し当てられても、第１ストッパ２２２が周方向に変形することが抑制される。その結果、外側磁石部２５に対する内側磁石部２４の相対位置の検出において、検出精度の低下を抑制することができる。

ベースプレート２１では、第２ストッパ２２３に接する接触部２１３の第２接触面２１８が、周方向に略垂直である。チェーンリング２２では、接触部２１３に接する第２ストッパ２２３の接触面２２８が、周方向に略垂直である。このため、接触部２１３が第２ストッパ２２３に繰り返し押し当てられても、第２接触面２１８および接触面２２８が削れたり変形することが抑制される。これにより、接触部２１３が第２ストッパ２２３に接する状態において、ベースプレート２１のチェーンリング２２に対する周方向の相対位置がずれることを抑制することができる。その結果、外側磁石部２５に対する内側磁石部２４の相対位置の検出において、検出精度の低下を抑制することができる。

第２ストッパ２２３は、チェーンリング２２の内周部の一部を、およそ周方向に延びる折り曲げ線にて軸方向に折り曲げることにより構成される。すなわち、第２ストッパ２２３の折り曲げ線は、第２ストッパ２２３の接触面２２８に略垂直である。これにより、接触部２１３が第２ストッパ２２３に繰り返し押し当てられても、第２ストッパ２２３が周方向に変形することが抑制される。その結果、外側磁石部２５に対する内側磁石部２４の相対位置の検出において、検出精度の低下を抑制することができる。

上述のように、接触部２１３は、ベースプレート２１の外周部の一部を、およそ周方向に延びる折り曲げ線にて軸方向に折り曲げることにより構成されてもよい。この場合、接触部２１３の折り曲げ線は、第１接触面２１７および第２接触面２１８に略垂直である。これにより、接触部２１３が第１ストッパ２２２および第２ストッパ２２３に繰り返し押し当てられても、接触部２１３が周方向に変形することが抑制される。その結果、外側磁石部２５に対する内側磁石部２４の相対位置の検出において、検出精度の低下を抑制することができる。

電動アシスト自転車１では、ペダル３２に力が加えられていない状態で、接触部２１３が第１ストッパ２２２に押し当てられ、ペダル踏力が所定の大きさよりも大きくなると、接触部２１３が第２ストッパ２２３に押し当てられる。すなわち、接触部２１３は、比較的大きい力で第２ストッパ２２３に押し当てられる。トルクセンサ２では、第２ストッパ２２３の周方向の長さが、第１ストッパ２２２の周方向の長さよりも長い。これにより、第２ストッパ２２３の周方向の長さが、第１ストッパ２２２と同様に比較的短い場合に比べて、第２ストッパ２２３の変形を抑制することができる。

上述のように、接触部２１３および第１ストッパ２２２は、弾性部２３よりも径方向外側に位置する。このように、接触部２１３および第１ストッパ２２２を、中心軸Ｊ１から比較的離れた位置に設けることにより、第１ストッパ２２２の周方向における位置精度を向上することができる。これにより、第１ストッパ２２２と接している状態の接触部２１３の位置精度を向上することができる。その結果、外側磁石部２５に対する内側磁石部２４の周方向の相対位置を、より高精度に検出することができる。また、接触部２１３および第１ストッパ２２２に加わる応力を高精度に求めることができる。

第２ストッパ２２３も、弾性部２３よりも径方向外側に位置する。これにより、第２ストッパ２２３の周方向における位置精度を向上することができ、第２ストッパ２２３と接している状態の接触部２１３の位置精度を向上することができる。その結果、外側磁石部２５に対する内側磁石部２４の周方向の相対位置を、より高精度に検出することができる。また、接触部２１３および第２ストッパ２２３に加わる応力を高精度に求めることができる。

ベースプレート２１の中央部には、ベースプレート２１の左側からクランク３１がカシメにより接続される。クランク３１の接続時の応力により、ベースプレート２１の外周部が、右側に反ってチェーンリング２２に近づく可能性がある。ベースプレート２１では、上述のように、接触部２１３が、径方向内側の部位よりも軸方向にてチェーンリング２２から離れる方向に位置する。これにより、ベースプレート２１の外周部が右側に反ったとしても、接触部２１３がチェーンリング２２に接触することを防止することができる。

ベースプレート２１の第１突起部２１４は、チェーンリング２２の第２突起部２２４と周方向に対向する。第２突起部２２４の径方向外側のエッジ２２５は、およそ周方向に延びる。これにより、弾性部２３がエッジ２２５におよそ沿う方向に伸縮しやすくなる。また、第１突起部２１４の径方向外側のエッジ２１５は、第２突起部２２４に近づくに従って径方向内側へと向かう。これにより、弾性部２３が伸縮する際に、第１突起部２１４のエッジ２１５と弾性部２３の内面との摩擦を低減することができる。さらに、弾性部２３の圧縮時に、第１突起部２１４の先端が弾性部２３の内側の段差に引っかかることを抑制することができる。

トルクセンサ２では、第１突起部２１４の径方向外側のエッジ２１５が、およそ周方向に延び、第２突起部２２４の径方向外側のエッジ２２５が、第１突起部２１４に近づくに従って径方向内側へと向かってもよい。すなわち、第１突起部２１４および第２突起部２２４のうち一方の突起部において、径方向外側のエッジがおよそ周方向に延び、第１突起部２１４および第２突起部２２４の他方の突起部において、径方向外側のエッジが、一方の突起部に近づくに従って径方向内側へと向かう。これにより、弾性部２３が伸縮する際に、一方の突起部の径方向外側のエッジと弾性部２３の内面との摩擦を低減することができる。さらに、弾性部２３の圧縮時に、一方の突起部の先端が弾性部２３の内側の段差に引っかかることを抑制することができる。

第２突起部２２４の径方向内側のエッジ２２６は、第１突起部２１４に近づくに従って径方向外側へと向かう。これにより、弾性部２３を径方向外側から第２突起部２２４に近づけ、弾性部２３の端部に第２突起部２２４を容易に挿入することができる。その結果、ベースプレート２１およびチェーンリング２２に対する弾性部２３の装着を容易とすることができる。

トルクセンサ２では、第１突起部２１４の径方向内側のエッジ２１６が、第２突起部２２４に近づくに従って径方向外側へと向かってもよい。すなわち、第１突起部２１４および第２突起部２２４のうち一方の突起部において、径方向内側のエッジが、他方の突起部に近づくに従って径方向外側へと向かう。これにより、弾性部２３を径方向外側から一方の突起部に近づけ、弾性部２３の端部に当該一方の突起部を容易に挿入することができる。その結果、ベースプレート２１およびチェーンリング２２に対する弾性部２３の装着を容易とすることができる。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

第１磁石２４３の個数は、偶数であればよく、１８個には限定されない。第２磁石２５３の個数も、偶数であればよく、１８個には限定されない。第１磁石２４３および第２磁石２５３の形状は、必ずしも略円柱状である必要はなく、様々な形状であってよい。

第１磁石収容部２４２では、軸方向に垂直な孔部２４５の断面形状は、様々に変更されてよい。例えば、当該断面形状が略三角形であり、三角形の３つの辺に対応する３つの内面にて第１磁石２４３に接してもよい。第２磁石収容部２５２の孔部２５５においても同様である。

第１磁石２４３は、必ずしも孔部２４５に圧入される必要はなく、他の様々な方法により孔部２４５に収容されてよい。第２磁石２５３も同様に、圧入以外の様々な方法により孔部２５５に挿入されてよい。第１磁石２４３を位置精度良く第１ヨーク２４１上に固定することができるのであれば、第１磁石収容部２４２は省略されてもよい。また、第２磁石２５３を位置精度良く第２ヨーク２５１上に固定することができるのであれば、第２磁石収容部２５２は省略されてもよい。

第１ヨーク２４１は、例えば、それぞれが略円弧状の複数のヨーク部材を略円環状に配列することにより形成されてもよい。この場合、各ヨーク部材の周方向の端部は、第１磁石２４３と重なる。第２ヨーク２５１においても同様である。ただし、トルクセンサ２の製造を容易とするという観点からは、第１ヨーク２４１および第２ヨーク２５１はそれぞれ、略円環状の１つの部材であることが好ましい。

弾性部２３は、伸張状態にてベースプレート２１とチェーンリング２２とに接続されてもよい。この場合、弾性部２３の復元力により、接触部２１３が第１ストッパ２２２に押し当てられており、ベースプレート２１にペダル踏力が加えられると、ベースプレート２１がチェーンリング２２に対して相対的に回転し、弾性部２３がさらに伸張される。弾性部２３は、チェーンリング２２に対するベースプレート２１の相対回転により弾性変形すればよく、弦巻バネには限定されない。弾性部２３として、板バネ等の他の弾性部材が利用されてもよい。弾性部２３の個数は、適宜変更されてよい。弾性部２３は、例えば、１個であってもよい。

検出部２６の検出素子２６１〜２６４は、ホールセンサには限定されず、他の様々な素子であってよい。また、内側検出部２６５および外側検出部２６６として、それぞれ１つの検出素子が設けられてもよい。

モータ４１は、後輪１３に取り付けられ、補助動力を後輪１３に供給してもよい。また、モータ４１は、トルクセンサ２近傍に設けられ、補助動力をチェーン１６等を介して前輪１２および後輪１３に供給してもよい。換言すれば、電動アシスト自転車１では、モータ４１から、前輪１２および後輪１３の少なくとも一方に補助動力が供給される。

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

本発明は、電動アシスト自転車用のトルクセンサとして利用可能である。

１ 電動アシスト自転車
２ トルクセンサ
１１ フレーム
１２ 前輪
１３ 後輪
１６ チェーン
２１ ベースプレート
２２ チェーンリング
２３ 弾性部
２４ 内側磁石部
２５ 外側磁石部
２６ 検出部
３１ クランク
４０ 駆動ユニット
４１ 電動モータ
４３ 制御部
２１３ 接触部
２１４ 第１突起部
２１５ （第１突起部の径方向外側の）エッジ
２１６ （第１突起部の径方向内側の）エッジ
２１７ 第１接触面
２２２ 第１ストッパ
２２３ 第２ストッパ
２２４ 第２突起部
２２５ （第２突起部の径方向外側の）エッジ
２２６ （第２突起部の径方向内側の）エッジ
２２７ （第１ストッパの）接触面
２２９ 歯
２４１ 第１ヨーク
２４２ 第１磁石収容部
２４３ 第１磁石
２４４ （第１ヨークの）右側面
２４５ （第１磁石収容部の）孔部
２４６ （孔部の）内面
２５１ 第２ヨーク
２５２ 第２磁石収容部
２５３ 第２磁石
２５４ （第２ヨークの）右側面
２５５ （第２磁石収容部の）孔部
２５６ （孔部の）内面
２６５ 内側検出部
２６６ 外側検出部
Ｊ１ 中心軸

Claims (13)

1. 中心軸上にクランクが接続されるベースプレートと、
   前記中心軸を中心とする円環状であり、外周部にチェーンと噛み合う複数の歯を有するチェーンリングと、
   前記ベースプレートを前記チェーンリングに対して相対的に回転可能に案内する回転案内部と、
   前記チェーンリングに対する前記ベースプレートの相対回転により弾性変形する弾性部と、
   前記中心軸を中心とする円環状であり、前記ベースプレートに固定される内側磁石部と、
   前記中心軸を中心とする円環状であり、前記内側磁石部の径方向外側に位置し、前記チェーンリングに固定される外側磁石部と、
   前記外側磁石部に対する前記内側磁石部の周方向の相対位置を検出する検出部と、
   を備え、
   前記内側磁石部が、
   前記中心軸を中心として前記中心軸に垂直な方向に広がる円環状の第１ヨークと、
   前記第１ヨークの前記中心軸に垂直な側面上に周方向に配置され、前記第１ヨークに直接的に、または、接着剤を介して間接的に接する複数の第１磁石と、
   を備え、
   前記外側磁石部が、
   前記中心軸を中心として前記中心軸に垂直な方向に広がる円環状の第２ヨークと、
   前記複数の第１磁石の径方向外側にて前記第２ヨークの前記中心軸に垂直な側面上に周方向に配置され、前記第２ヨークに直接的に、または、接着剤を介して間接的に接する複数の第２磁石と、
   を備え、
   前記複数の第１磁石の個数が偶数であり、各第１磁石の磁極の向きが、周方向にて隣接する第１磁石の磁極の向きと反対であり、
   前記複数の第２磁石の個数が偶数であり、各第２磁石の磁極の向きが、周方向にて隣接する第２磁石の磁極の向きと反対である、電動アシスト自転車用のトルクセンサ。
2. 前記内側磁石部が、前記第１ヨークの前記側面上に固定される第１磁石収容部をさらに備え、
   前記第１磁石収容部に設けられた複数の孔部に、前記複数の第１磁石がそれぞれ収容され、
   前記外側磁石部が、前記第２ヨークの前記側面上に固定される第２磁石収容部をさらに備え、
   前記第２磁石収容部に設けられた複数の孔部に、前記複数の第２磁石がそれぞれ収容される、請求項１に記載の電動アシスト自転車用のトルクセンサ。
3. 前記複数の第１磁石がそれぞれ、前記第１磁石収容部の前記複数の孔部に圧入され、
   前記複数の第２磁石がそれぞれ、前記第２磁石収容部の前記複数の孔部に圧入される、請求項２に記載の電動アシスト自転車用のトルクセンサ。
4. 前記複数の第１磁石がそれぞれ、前記第１磁石収容部の前記複数の孔部の内面に、孔部の周方向に互いに離間する複数の位置にて接し、
   前記複数の第２磁石がそれぞれ、前記第２磁石収容部の前記複数の孔部の内面に、孔部の周方向に互いに離間する複数の位置にて接する、請求項３に記載の電動アシスト自転車用のトルクセンサ。
5. 前記弾性部が、前記第１ヨークおよび前記第２ヨークと軸方向に重なる、請求項１ないし４のいずれかに記載の電動アシスト自転車用のトルクセンサ。
6. 前記弾性部よりも径方向外側に位置する接触部が、前記ベースプレートに設けられ、
   前記弾性部よりも径方向外側に位置するとともに前記接触部と周方向に対向するストッパが、前記チェーンリングに設けられ、
   前記弾性部が、圧縮状態であり、
   前記ベースプレートにペダル踏力が加えられていない状態において、前記弾性部の復元力により、前記接触部が前記ストッパに押し当てられ、
   前記接触部の前記ストッパに接する接触面、および、前記ストッパの前記接触部に接する接触面が、周方向に垂直である、請求項１ないし５のいずれかに記載の電動アシスト自転車用のトルクセンサ。
7. 前記接触部が、前記ベースプレートの一部を、前記ストッパに接する前記接触面に垂直な折り曲げ線にて軸方向に折り曲げることにより構成され、または、前記ストッパが、前記チェーンリングの一部を、前記接触部に接する前記接触面に垂直な折り曲げ線にて軸方向に折り曲げることにより構成される、請求項６に記載の電動アシスト自転車用のトルクセンサ。
8. 前記弾性部よりも径方向外側に位置するとともに前記ストッパと周方向に離間し、前記接触部と周方向に対向する他のストッパが、前記チェーンリングにさらに設けられ、
   前記接触部が、前記ストッパと前記他のストッパとの間に位置し、
   前記ベースプレートに加えられるペダル踏力が大きくなるに従って、前記弾性部が圧縮され、前記接触部が、前記ストッパから前記他のストッパへと向かう方向に移動し、
   前記ベースプレートに加えられるペダル踏力が所定の大きさよりも大きい状態では、前記接触部が前記他のストッパに押し当てられ、
   前記他のストッパの周方向の長さが、前記ストッパの周方向の長さよりも長い、請求項６または７に記載の電動アシスト自転車用のトルクセンサ。
9. 前記ベースプレートにおいて、前記接触部が、径方向内側の部位よりも軸方向にて前記チェーンリングから離れる方向に位置する、請求項６ないし８のいずれかに記載の電動アシスト自転車用のトルクセンサ。
10. 前記弾性部が、直線状に延びる弦巻バネであり、
    前記ベースプレートに、周方向に突出するとともに前記弾性部の一方の端部内に収容される第１突起部が設けられ、
    前記チェーンリングに、前記第１突起部と周方向に対向して周方向に突出するとともに前記弾性部の他方の端部内に収容される第２突起部が設けられ、
    前記第１突起部および前記第２突起部のうち一方の突起部の径方向外側のエッジが、周方向に延び、
    前記第１突起部および前記第２突起部のうち他方の突起部の径方向外側のエッジが、前記一方の突起部に近づくに従って径方向内側へと向かう、請求項１ないし９のいずれかに記載の電動アシスト自転車用のトルクセンサ。
11. 前記弾性部が、直線状に延びる弦巻バネであり、
    前記ベースプレートに、周方向に突出するとともに前記弾性部の一方の端部内に収容される第１突起部が設けられ、
    前記チェーンリングに、前記第１突起部と周方向に対向して周方向に突出するとともに前記弾性部の他方の端部内に収容される第２突起部が設けられ、
    前記第１突起部および前記第２突起部のうち一方の突起部の径方向内側のエッジが、他方の突起部に近づくに従って径方向外側へと向かう、請求項１ないし９のいずれかに記載の電動アシスト自転車用のトルクセンサ。
12. 請求項１ないし１１のいずれかに記載のトルクセンサと、
    電動モータと、
    前記トルクセンサから出力される信号に基づいて前記電動モータに制御信号を出力する制御部と、
    を備える、電動アシスト自転車用の駆動ユニット。
13. 前輪と、
    後輪と、
    前記前輪と前記後輪とを接続するフレームと、
    バッテリと、
    請求項１２に記載の駆動ユニットと、
    を備え、
    前記駆動ユニットの前記電動モータから、前記前輪および前記後輪の少なくとも一方に補助動力が供給される、電動アシスト自転車。

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