JP5649374B2 - 補助動力装置付き自転車 - Google Patents

Description

本発明は、踏力トルクを検出する検出センサ位置の安定性を図る補助動力装置付き自転車に関する。

運転者の踏力トルクを検出するために、従来から、クランク軸の外周の中空部材に磁歪式トルクセンサを設けている。具体的には、特許文献１に示すように、クランク軸の外周の中空部材の外周面に磁性膜を固着し、磁性膜に対向するように磁歪式トルクセンサをケーシング側に固定している。

また、特許文献２に示すように、クランク軸の外周の中空トルク伝達部材の外周面に磁性膜を固着し、磁性膜に対向するように磁歪式トルクセンサを設けることが記載されている。磁歪式トルクセンサは、中空トルク伝達部材と補助動力装置ケーシングとの間に配設されている。

特許第３４９９１３８号公報 特許第３６４２３６４号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、磁歪を発生する中空部材は、ケーシングに対して数個のベアリングで回転自由に支持されており、磁歪式トルクセンサはケーシング側に固定されているので、磁歪式トルクセンサと磁性膜とのスラスト方向における位置がズレてしまい、磁歪式トルクセンサの磁性膜に対する位置を安定化させることが困難であった。

また、特許文献２に記載の技術では、磁歪式トルクセンサは中空トルク伝達部材と補助動力装置ケーシングとの間で支持されているものの、磁歪式トルクセンサと磁性膜とのスラスト方向における位置がズレてしまう可能性があり、磁歪式トルクセンサの磁性膜に対する位置の安定化は十分でなかった。

そこで、本発明は、係る従来の問題点に鑑みてなされたものであり、検出センサの位置の安定性を向上させ、センサ位置のズレを抑える補助動力装置付き自転車を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、クランク軸（３８）に加わる踏力トルクのトルク値を検出センサ（８０）が検出し、検出された前記トルク値に応じてモータ（５０）の出力を制御する制御手段（５４）を備えた補助動力装置付き自転車（１０）において、前記クランク軸（３８）の外周に挿嵌された環状の中空トルク伝達部材（７２）と、補助動力装置付き自転車（１０）が前進する方向の踏力トルクが前記クランク軸（３８）に与えられた場合に該踏力トルクを駆動輪（ＷＲ）に伝達する前記中空トルク伝達部材（７２）に設けられたワンウェイクラッチ（７８）と、前記クランク軸（３８）、前記中空トルク伝達部材（７２）、前記検出センサ（８０）、前記制御手段（５４）、および、前記モータ（５０）が設けられた筐体（４８）と、を備え、前記中空トルク伝達部材（７２）の外周に設けられた凹部（１１０）に磁性膜（８４）が施され、前記検出センサ（８０）は、前記凹部（１１０）の前記磁性膜（８４）に対向する箇所に位置するように、前記凹部（１１０）両端にて前記中空トルク伝達部材（７２）と相対回転可能に支持する支持部材（８２）によって位置決め固定されており、前記中空トルク伝達部材（７２）の一端側に、凸部（１２２、２０８）を設け、前記支持部材（８２）は、前記中空トルク伝達部材（７２）と相対回転可能とする前記検出センサ（８０）の両端側に設けられる第１部材及び第２部材（１１６、１１８）と、前記検出センサ（８０）を収納するハウジング（１１４）で構成され、前記ハウジング（１１４）の端部内側には、前記第１部材（１１６）を収納する凹部（１２０）が設けられ、前記中空トルク伝達部材（７２）の前記凸部（１２２）と前記ハウジング（１１４）及び前記第１部材（１１６）とを当接させることで、前記検出センサ（８０）の一端を位置決め固定し、前記筐体（４８）と前記中空トルク伝達部材（７２）との間に設けられたベアリング部（７４）と、第２部材（１１８）とによって、前記検出センサ（８０）の他端を位置決め固定することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の補助動力装置付き自転車（１０）において、前記ワンウェイクラッチ（７８）は、クラッチインナー（１３８）と、クラッチアウター（１４０）と、前記クラッチインナー（１３８）と前記クラッチアウター（１４０）とを係合させるラチェット（１４２）とを備え、前記クラッチインナー（１３８）を前記クランク軸（３８）と一体成形され、前記クラッチアウター（１４０）を前記中空トルク伝達部材（７２）側に設けることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の補助動力装置付き自転車（１０）において、前記クランク軸（３８）に与えられ、且つ前記ワンウェイクラッチ（７８）を介して伝達された踏力トルクを前記駆動輪（ＷＲ）に出力する出力部（３６）と、前記モータ（５０）の駆動力を前記駆動輪（ＷＲ）に出力する出力軸（１０８）を備え、車両前側より、前記クランク軸（３８）、前記モータ（５０）の駆動軸（５６）、前記出力軸（１０８）の順で配設され、前記クランク軸（３８）に沿って、前記出力部（３６）が設けられるとともに、前記出力部（３６）の反対側から、前記ワンウェイクラッチ（７８）、前記検出センサ（８０）が配設されることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１又は２に記載の補助動力装置付き自転車（１０）において、前記クランク軸（３８）に与えられ、且つ前記ワンウェイクラッチ（７８）を介して伝達された踏力トルクを前記駆動輪（ＷＲ）に出力する出力部（３６）と、前記モータ（５０）の駆動力を前記駆動輪（ＷＲ）に出力する出力軸（１０８）を備え、車両前側より、前記クランク軸（３８）、前記モータ（５０）の駆動軸（５６）、前記出力軸（１０８）の順で配設され、前記クランク軸（３８）に沿って、前記出力部（３６）が設けられるとともに、前記出力部（３６）側から、前記ワンウェイクラッチ（７８）、前記検出センサ（８０）が配設されることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、中空トルク伝達部材の外周に設けられた凹部に磁性膜が施され、検出センサは、中空トルク伝達部材の磁性膜に対向する箇所に位置するように、該凹部両端にて中空トルク伝達部材と相対回転可能に支持する支持部材によって位置決め固定されているので、磁性膜と検出センサの位置ズレを抑えることができ、検出精度を安定化させることができる。また、検出センサを中空トルク伝達部材にのみ位置決め固定するだけで、検出センサの検出精度を向上させることができる。

また、請求項１に記載の発明によれば、中空トルク伝達部材の凸部と支持部材とを当接させることで、検出センサが位置決め固定されるので、該凸部の位置を支持部材の基準位置とすることができ、中空トルク伝達部材に設けた磁性膜と検出センサとの位置関係を容易に規定することができる。

また、請求項１に記載の発明によれば、支持部材は、中空トルク伝達部材と相対回転可能とする検出センサの両端側に設けられる第１部材及び第２部材と、検出センサを収納するハウジングで構成されているので、支持部材を分割することができ、組み付け性が向上する。

また、請求項１に記載の発明によれば、ハウジングの端部内側には、第１部材を収納する凹部が設けられ、中空トルク伝達部材の凸部とハウジング及び第１部材とによって検出センサを位置決め固定するので、検出センサの位置決めを容易に行えるとともに、組み付け性も向上する。

請求項２に記載の発明によれば、ワンウェイクラッチのクラッチインナーをクランク軸と一体成形し、クラッチアウターを前記中空トルク伝達部材側に設けるので、単独のクラッチインナーを設ける必要がなく、部品点数が削減できコストが低廉となる。

請求項３に記載の発明によれば、支持部材等の検出センサ関連部品の配置をモータの配設されていない空間を利用して配置することができ、モータ軸を短くすることができる。

請求項４に記載の発明によれば、ワンウェイクラッチをモータと重ならない位置に配設することができ、クランク軸とモータの駆動軸の間隔を短くすることができる。

アクチュエータシステムを備えたアシスト自転車の左側面図である。 図１のアシスト自転車の要部を示す左側面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図の要部拡大図である。 図４のＶ−Ｖ線一部断面図である。 中空部材の凹部に磁性膜をマスキングする方法の説明図である。 変形例における図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

本発明に係るアクチュエータシステムについて、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。

図１は、補助動力装置付き自転車（アシスト自転車）１０の左側面図、図２は、図１のアシスト自転車１０の要部を示す左側面図、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。アシスト自転車１０は、車体前方に位置するヘッドパイプ１２と、該ヘッドパイプ１２から後方且つ下方に延びるダウンフレーム１４と、ダウンフレーム１４の後端から上方に立ち上がるシートパイプ１６とを備える。ヘッドパイプ１２には、下方に延びるフロントフォーク１８が操舵可能に接続されており、このフロントフォーク１８の下端に前輪ＷＦが軸支されている。また、ヘッドパイプ１２の上方にハンドル２０が設けられている。

ダウンフレーム１４の後端には、後方に延びるリアフォーク２２が配設されており、このリアフォーク２２の後端に後輪ＷＲが軸支されている。また、シートパイプ１６の上部とリアフォーク２２の後部との間に、左右一対のステー２４が配設されている。

ダウンフレーム１４及びリアフォーク２２は、アシスト駆動ユニット２６を支持する。シートパイプ１６には、上端にシート２８を有するシートポスト３０がシート２８の上下位置を調整可能に装着されている。シートパイプ１６の後方には、アシスト駆動ユニット２６に電力を供給するためのバッテリ３２が着脱可能にシートパイプ１６のステー３４に取付けられている。

アシスト駆動ユニット２６及びスプロケット（出力部）３６を貫通して、車体の幅方向に延びるクランク軸３８が設けられ、クランク軸３８の両側に、ペダル４０Ｌを有するクランク４２Ｌ、ペダル４０Ｒを有するクランク４２Ｒが接続されている。運転者がペダル４０Ｌ、４０Ｒを漕ぐことにより、クランク軸３８に踏力トルク（動力）が与えられる。クランク軸３８に与えられた踏力トルクに起因してスプロケット３６が回転し、該スプロケット３６の回転は、チェーン４４を介して、後輪ＷＲ側のスプロケット４６に伝達され、後輪ＷＲが回転する。スプロケット３６、チェーン４４、及びスプロケット４６は駆動系機構として機能する。

アシスト駆動ユニット２６は、その筐体（ケース）４８内に、ブラシレスモータ５０と、ブラシレスモータ５０を駆動させる駆動ドライバ５２と、駆動ドライバ５２のＰＷＭ制御、及び後述する磁歪式トルクセンサ（検出センサ）によって検出された検出値に基づいてトルク値の算出等を行うコントローラ（制御手段）５４と、ブラシレスモータ５０の駆動軸５６と噛み合って回転する駆動ギア５８と、駆動ギア５８の回転に応じて回転する出力軸１０８と、出力軸１０８と一体となって回転するアシストスプロケット６０とを一体に保持する。アシストスプロケット６０にはチェーン４４が取り付けられる。アシスト駆動ユニット２６は、ブラシレスモータ５０の駆動力を前記駆動系機構に伝達する。

コントローラ５４は、クランク軸３８に与えられた踏力トルクとアシスト自転車１０の車速に応じたアシスト比とによって定められる補助トルクをブラシレスモータ５０が発生するように、駆動ドライバ５２をＰＷＭ制御する。駆動ドライバ５２、複数相（本実施の形態では、ＵＶＷ相の３相）の各スイッチング素子を有し、コントローラ５４は、決められたデューティ比でＵＶＷ相の各スイッチング素子をオン・オフ制御することで、駆動ドライバ５２をＰＷＭ制御する。このＰＷＭ制御により、駆動ドライバ５２は、バッテリ３２の直流電力を３相交流電力に変換して、３相の交流電流をブラシレスモータ５０のＵ相のステータコイル、Ｖ相のステータコイル、Ｗ相のステータコイルに通電する。これにより、ブラシレスモータ５０の駆動軸５６が回転する。コントローラ５４は、クロック回路を有し、タイマーとしても機能する。

ブラシレスモータ５０が発生した補助トルクは、駆動軸５６、駆動ギア５８、を介して出力軸１０８に伝達される。出力軸１０８に伝達された補助トルクは、アシストスプロケット６０を介してチェーン４４に伝達される。したがって、運転者がペダル４０Ｌ、４０Ｒを漕ぐことによって、クランク軸３８に与えられた踏力トルク（駆動力）とブラシレスモータ５０が発生した補助トルクとが、チェーン４４を介して、後輪側のスプロケット４６に伝達されて、後輪ＷＲが回転する。なお、アシストスプロケット６０の後方には、チェーン４４の巻き付け角を大きく取るためのアイドラ６２が設けられている。

ブラシレスモータ５０は、円周方向に交互に配置された計８個のＮ極及びＳ極の永久磁石６４を有するロータ６６と、ロータ６６の外周部を覆うように径方向で対抗配置され、ロータ６６を回転させる回転磁界を発生するＵＶＷ相の３相のステータ巻線６８を有するステータ７０を備える。ロータ６６の回転軸に駆動軸５６が設けられている。また、ステータ７０は、計１２個あるので、Ｕ相のステータ巻線６８、Ｖ相のステータ巻線６８、及び、Ｗ相のステータ巻線６８は、それぞれ４つある。ブラシレスモータ５０のＵ相のステータコイルは、４つのＵ相のステータ巻線６８によって構成され、Ｖ相のステータコイルは、４つのＶ相のステータ巻線６８によって構成され、Ｗ相のステータコイルは、４つのＷ相のステータ巻線６８によって構成される。

アシスト駆動ユニット２６は、アシスト自転車１０が前に進む方向（正方向）に、ペダル４０Ｌ、４０Ｒを漕いだ場合にスプロケット３６を回転させ、正方向とは反対の方向にペダル４０Ｌ、４０Ｒを漕いだ場合にスプロケット３６を回転させない機構を有する。具体的には、図３に示すように、アシスト駆動ユニット２６は、クランク軸３８の外周に挿嵌される中空部材（中空トルク伝達部材）７２と、該中空部材７２と筐体４８との間に設けられたベアリング部７４と、クランク軸３８と筐体４８との間に設けられたベアリング部７６と、クランク軸３８と中空部材７２との間に設けられたワンウェイクラッチ７８とを有する。ワンウェイクラッチ７８は、ペダル４０Ｌ、４０Ｒが正方向に漕がれたときにクランク軸３８の回転を中空部材７２に伝達し、ペダル４０Ｌ、４０Ｒが正方向と反対方向に漕がれたときにクランク軸３８の回転を中空部材７２に伝達しない構造を有する。中空部材７２の右端はスプラインが形成されており、スプロケット３６がスプラインに嵌合した状態で取り付けられている。

正方向にペダル４０Ｌ、４０Ｒが漕がれると、クランク軸３８が回転すると共に、ワンウェイクラッチ７８により中空部材７２が回転する。これにより、スプロケット３６が回転する。一方、正方向と反対方向にペダル４０Ｌ、４０Ｒが漕がれると、クランク軸３８は回転するが、中空部材７２は、ワンウェイクラッチ７８によって回転しない。これにより、正方向と反対方向にペダル４０Ｌ、４０Ｒが漕がれてもスプロケット３６は回転しない。

また、クランク軸３８に与えられた踏力トルクを検出する磁歪式トルクセンサ８０は、クランク軸３８上に配置される。詳しくは、支持部材８２によって中空部材７２の外周に磁歪式トルクセンサ８０が配置されている。中空部材７２には磁性膜８４が設けられ、支持部材８２は、磁歪式トルクセンサ８０が該磁性膜８４に対向するように磁歪式トルクセンサ８０を中空部材７２と相対回転可能に支持する。磁歪式トルクセンサ８０は、２つの検出コイル８６、８８を含み、磁歪式トルクセンサ８０は、中空部材７２が回転することで発生する磁歪によって生じる各検出コイル８６、８８のインダクタンスの変化を電圧に変換してコントローラ５４に出力する。なお、正方向と逆方向にペダル４０Ｌ、４０Ｒが漕がれている場合は、中空部材７２は回転しないので、磁歪式トルクセンサ８０によって、クランク軸３８に与えられた踏力トルクは検出されない。

ブラシレスモータ５０の駆動軸５６には、磁石９０を保持するマグネットホルダー９２が設けられており、ロータ６６の回転と一緒に回転する。磁石９０を検出するホールＩＣ９４が磁石９０に対向するように設けられており、ホールＩＣ９４は３つ設けられている（図２参照）。この３つのホールＩＣ９４によって、ロータ６６の回転角度及び回転数を検出する。ホールＩＣ９４は、ホールＩＣハウジング９６によって保持されている。ホールＩＣハウジング９６は、ボルトｂによって、アシスト駆動ユニット２６の筐体４８内部に取付けられている。磁石９０は、円周方向に沿って８個設けられており、Ｎ極の磁石９０とＳ極の磁石９０とが交互に配置されている。この磁石９０及びホールＩＣ９４がブラシレスモータ５０の回転角度を検出する磁極センサとして機能する。

ブラシレスモータ５０と駆動ギア５８とは収納される空間が区画されている。マグネットホルダー９２の外周には、ダストシール９８が設けられ、ダストシール９８は、駆動ギア５８が設けられている空間からブラシレスモータ５０が設けられている空間へのゴミ等の侵入を防ぐものである。ブラシレスモータ５０を保護するカバーは、ブラシレスモータ５０の外周に沿ってボルトＢによってアシスト駆動ユニット２６の筐体４８に取付けられている。

筐体４８は、筐体４８内の空間を区画する仕切板１００を有し、駆動ドライバ５２、コントローラ５４、及び磁歪式トルクセンサ８０は、同一空間内に配置され、ブラシレスモータ５０は、クランク軸３８の後方且つ下方であり、磁歪式トルクセンサ８０と区画された空間に収納配置されている。また、駆動ドライバ５２及びコントローラ５４は、磁歪式トルクセンサ８０の下方に配置されている。

磁歪式トルクセンサ８０とブラシレスモータ５０とは収納される空間が区画されているが、磁歪式トルクセンサ８０とブラシレスモータ５０とは近接されて配置された状態にある。また、図示しないが駆動ドライバ５２と、コントローラ５４とは筐体４８壁に固定されるとともに、対向する左右壁面に各々固定され、コントローラ５４は、磁歪式トルクセンサ８０側の筐体４８壁面に配置されている。

アイドラ６２は、支持アーム１０２によって軸支され、ピボット１０４は、揺動可能に支持アーム１０２を軸支する。ピボット１０４に軸支された支持アーム１０２は、トーションスプリングによりアイドラ６２がチェーン４４を加圧する方向に付勢されている。

アシストスプロケット６０が有する出力軸１０８と、駆動ギア５８との間には、ワンウェイクラッチ１０６が設けられ、ワンウェイクラッチ１０６は、駆動ギア５８が正方向（アシスト自転車１０が前に進む方向）に回転している場合のみ、該回転を出力軸１０８に伝達する。これにより、ブラシレスモータ５０のロータ６６が正方向に回転している場合のみ、アシストスプロケット６０が回転し、ブラシレスモータ５０が発生した補助トルクがチェーン４４を介して後輪ＷＲ側のスプロケット４６に伝達される。

図４は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図の要部拡大図である。中空部材７２には、凹部１１０が形成され、該凹部１１０に磁性膜８４が成形されており、支持部材８２は、磁歪式トルクセンサ８０が磁性膜８４に対向する位置に配置されるように磁歪式トルクセンサ８０を凹部１１０両端において中空部材７２と相対回転可能に支持する。つまり、磁歪式トルクセンサ８０は、支持部材８２によって磁性膜８４に対向する箇所に位置するように位置決め固定される。

支持部材８２は、磁歪式トルクセンサ８０を収納するハウジング１１４、ベアリング（第１部材）１１６、ベアリング（第２部材）１１８を有する。ハウジング１１４は、端部内側に（端部でベアリング１１６が中空部材７２に当接するように）ベアリング１１６を収納する凹部１２０を有し、ベアリング１１６は凹部１２０に収納される。中空部材７２は、凸部１２２を有し、該凸部１２２と、ハウジング１１４及びベアリング１１６とで磁歪式トルクセンサ８０の一端を位置決め固定する。つまり、凸部１２２と、ハウジング１１４及びベアリング１１６とが当接することで、磁歪式トルクセンサ８０の一端が位置決め固定される。このように、中空部材７２の凸部１２２と支持部材８２とを当接させることで、磁歪式トルクセンサ８０が位置決め固定されるので、該凸部１２２の端面（支持部材８２と当接する面）の位置を支持部材８２の基準位置とすることができる。

磁歪式トルクセンサ８０の検出コイル８６は、シールドワッシャ１３０を介してハウジング１１４と当接しており、検出コイル８８は、シールドワッシャ１３２を介してベアリング１１８と当接している。凹部１２０は、ハウジング１１４のうち、検出コイル８６が設けられる側に形成されている。磁歪式トルクセンサ８０は円筒上の形状を有しており、ハウジング１１４は、磁歪式トルクセンサ８０の一方の側面及び上面を覆い、他方の側面を開放する円筒状の形状を有している。この一方の側面に検出コイル８６がシールドワッシャ１３０を介してハウジング１１４と当接しており、他方の側面にベアリング１１８が設けられる。

ハウジング１１４のベアリング１１６が収納される側と反対側に設けられるベアリング１１８は、サークリップ１２４及びワッシャ１２６を介してベアリング部７４と当接している。なお、ベアリング１１８とベアリング部７４との間に皿ばねを設けてもよい。これにより、磁歪式トルクセンサ８０の他端が位置決め固定される。また、ベアリング１１６及びベアリング１１８によって、磁歪式トルクセンサ８０が中空部材７２に対して相対回転可能となる。

図５は、図４のＶ−Ｖ線一部断面図である。クランク軸３８と中空部材７２とは、ワンウェイクラッチ７８を介して係合されている。ワンウェイクラッチ７８は、クラッチインナー１３８、クラッチアウター１４０、及び一対のラチェット１４２を有する。クラッチインナー１３８は、クランク軸３８の外周にフランジ状に設けられており、クラッチインナー１３８とクランク軸３８は一体成形されている。この一体成形により部品点数が削減できコストが低廉になる。クラッチアウター１４０は、中空部材７２の内周に設けられている。クラッチインナー１３８には、一対のラチェット１４２が設けられており、一対のラチェット１４２の端部１４４は、ばね１４８によって外側方向に付勢されている。なお、クラッチアウター１４０のみが中空部材７２と一体成形されていてもよく、クラッチインナー１３８がクランク軸３８と、クラッチアウター１４０が中空部材７２と共に一体成形されていてもよい。

クラッチアウター１４０には、複数の係止部１５０が設けられている。係止部１５０は、クラッチインナー１３８がクラッチアウター１４０に対して矢印Ａ１方向（アシスト自転車１０が進む方向）に回転した場合に、ラチェット１４２の端部１４４を係止し、クラッチインナー１３８がクラッチアウター１４０に対して矢印Ａ２方向（アシスト自転車１０が進まない方向）に回転した場合は、ラチェット１４２を係止しない機能を有する。

ペダル４０Ｌ、４０Ｒをアシスト自転車１０が進む方向に漕いだ場合は、クランク軸３８は、矢印Ａ１方向に回転するので、クラッチインナー１３８及びクラッチアウター１４０とが一体となって回転する。逆に、ペダル４０Ｌ、４０Ｒをアシスト自転車１０が進む方向とは反対方向に漕いだ場合は、クランク軸３８は、矢印Ａ２方向に回転するので、クラッチインナー１３８のみが回転し、クラッチアウター１４０は回転しない。

図６は、中空部材７２の凹部１１０に磁性膜８４をマスキングする方法の説明図である。マスキングする領域である凹部１１０以外の領域には、磁性材がマスキングされないようにマスキング部材１６０を設ける。このとき、マスキング部材１６０を凹部１１０側に所定距離だけオーバーハングさせる。つまり、凹部１１０の端面１６２、１６４より、マスキング部材１６０の端面１６６、１６８が凹部１１０側に突出するようにマスキング部材１６０を設ける。そして、マスキング部材１６０がオーバーハングされて設けられた状態でマスキング処理を行う。

マスキング部材１６０をオーバーハングさせないでマスキング処理を行うと、つまり、凹部１１０の端面１６２、１６４にマスキング部材１６０の端面１６６、１６８を合わせてマスキング処理を行うと、凹部１１０の端面１６２、１６４と凹部１１０の底面とで形成される角隅に磁性材が溜まってしまい、凹部１１０に均一の厚さの磁性膜８４を成形することができない。

然しながら、図６に示すように、マスキング部材１６０を凹部１１０側にオーバーハングさせることで、凹部１１０の端面１６２、１６４と凹部１１０の底面とで形成される角隅に磁性材が溜まることがなく、凹部１１０に均一の厚さの磁性膜８４を成形することができる。つまり、マスキング部材１６０をオーバーハングさせることで、マスキング部材１６０と凹部１１０とで形成される隙間に、余分な磁性材が流れ込むので、凹部１１０に均一の厚さの磁性膜８４を形成することができる。

本実施の形態では、磁歪式トルクセンサ８０は、中空部材７２の磁性膜８４に対向する箇所に位置するように、凹部１１０両端にて中空部材７２と相対回転可能に支持する支持部材８２によって位置決め固定されているので、磁性膜８４と磁歪式トルクセンサ８０との位置ズレを抑えることができ、検出精度を安定化させることができる。また、磁歪式トルクセンサ８０を中空部材７２にのみ位置決め固定するだけで、磁歪式トルクセンサ８０の検出精度を向上させることができる。

また、中空部材７２の凸部１２２と支持部材８２とを当接させることで、磁歪式トルクセンサ８０が位置決め固定されるので、凸部１２２の位置を支持部材８２の基準位置とすることができ、中空部材７２に設けた磁性膜８４と磁歪式トルクセンサ８０との位置関係を容易に規定することができる。

支持部材８２は、中空部材７２と相対回転可能とする磁歪式トルクセンサ８０の両端側に設けられるベアリング１１６、１１８と、ハウジング１１４とで構成されているので、支持部材８２を分割することが可能となり、組み付け性が向上する。

ハウジング１１４の端部内側には、ベアリング１１６を収納する凹部１２０が設けられ、中空部材７２の凸部１２２とハウジング１１４及びベアリング１１６とによって磁歪式トルクセンサ８０を位置決め固定するので、磁歪式トルクセンサ８０の位置決めを容易に行えるとともに、組み付け性も向上する。

上記実施の形態は、以下のように変形してもよい。上記実施の形態では、クランク軸３８に沿って、スプロケット３６が設けられた側とは反対の側からワンウェイクラッチ７８、磁歪式トルクセンサ８０が設けられるようにしたが、クランク軸３８に沿って、スプロケット３６が設けられている側から、ワンウェイクラッチ７８、磁歪式トルクセンサ８０が設けられるようにしてもよい。

図７は、変形例における図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。図７においては、図３と同一の機能を有する構成については、同様の符号を付し、図３と異なる部分だけを説明する。クランク軸３８の左端は、スプラインが形成されており、中空部材７２の左端が、クランク軸３８とスプライン嵌合した状態で取り付けられている。中空部材７２には、磁歪式トルクセンサ８０が設けられており、該磁歪式トルクセンサ８０は、支持部材８２によって、凹部１１０両端において中空部材７２と相対回転可能に支持されている。中空部材７２の右側部と、クランク軸３８の左側に挿嵌して設けられた円筒部材２００の左側部との間にはワンウェイクラッチ７８が設けられている。円筒部材２００の右側部はスプラインが形成されており、スプロケット３６がスプライン嵌合した状態で取り付けられている。ワンウェイクラッチ７８のクラッチインナー１３８は、円筒部材２００と一体成形されていてもよく、クラッチアウター１４０が、中空部材７２と一体成形されていてもよい。

正方向にペダル４０Ｌ、４０Ｒが漕がれると、クランク軸３８が回転する。クランク軸３８が回転すると、中空部材７２が回転するとともに、ワンウェイクラッチ７８により円筒部材２００が回転する。これにより、スプロケット３６が回転する。一方、正方向とは反対方向にペダル４０Ｌ、４０Ｒが漕がれると、クランク軸３８が回転する。クランク軸３８が回転すると中空部材７２が回転するが、ワンウェイクラッチ７８によって、円筒部材２００及びスプロケット３６は回転しない。

中空部材７２の左端にはサークリップ２０２が設けられ、ハウジング１１４及びベアリング１１６は、皿ばね２０４及びワッシャ２０６を介してサークリップ２０２と当接している。これにより、磁歪式トルクセンサ８０の一端が支持部材８２によって位置決め固定される。また、中空部材７２には凸部２０８が形成され、ベアリング１１８と凸部２０８とが当接することがで、磁歪式トルクセンサ８０の他端が位置決め固定される。

このように、スプロケット３６が設けられている側から、スプロケット３６、ワンウェイクラッチ７８、磁歪式トルクセンサ８０が設けられるようにしたので、クランク軸３８と駆動軸５６との間隔を短くすることができる。詳しく説明するならば、ワンウェイクラッチ７８を設ける箇所は、径が大きくなるので、クランク軸３８の軸方向で、ワンウェイクラッチ７８がブラシレスモータ５０と干渉する位置にある場合は（図３参照）、ブラシレスモータ５０の位置を後方向にずらさなければならず、クランク軸３８とブラシレスモータ５０の駆動軸５６との間隔が長くなる。

しかし、図７に示すように、ワンウェイクラッチ７８とブラシレスモータ５０とが干渉しないよう、ワンウェイクラッチ７８をクランク軸３８の軸方向に沿ってずらした場合は、クランク軸３８とブラシレスモータ５０の駆動軸５６との間隔を短くすることができ、アシスト駆動ユニット２６を小型化することができる。一方、図３に示すように、スプロケット３６が設けられた側とは反対の側からワンウェイクラッチ７８、磁歪式トルクセンサ８０を設ける場合は、ワンウェイクラッチ７８とブラシレスモータ５０とが干渉するので、クランク軸３８と駆動軸５６との間隔は長くなるが、車幅方向の厚さを薄くすることができ、ブラシレスモータ５０の駆動軸５６を短くすることができる。

以上、本発明について好適な実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。また、特許請求の範囲に記載された括弧書きの符号は、本発明の理解の容易化のために添付図面中の符号に倣って付したものであり、本発明がその符号をつけた要素に限定して解釈されるものではない。

１０…アシスト自転車 ２６…アシスト駆動ユニット
３６、４６…スプロケット ３８…クランク軸
４４…チェーン ４８…筐体
５０…ブラシレスモータ ５２…駆動ドライバ
５４…コントローラ ５８…駆動ギア
６０…アシストスプロケット ６４…永久磁石
６６…ロータ ６８…ステータ巻線
７０…ステータ ７２…中空部材
７８、１０６…ワンウェイクラッチ ８０…磁歪式トルクセンサ
８２…支持部材 ８４…磁性膜
８６、８８…検出コイル １１０、１２０…凹部
１１４…ハウジング １１６、１１８…ベアリング
１２２、２０８…凸部 １３８…クラッチインナー
１４０…クラッチアウター １４２…ラチェット
２００…円筒部材

Claims (4)

1. クランク軸（３８）に加わる踏力トルクのトルク値を検出センサ（８０）が検出し、検出された前記トルク値に応じてモータ（５０）の出力を制御する制御手段（５４）を備えた補助動力装置付き自転車（１０）において、
   前記クランク軸（３８）の外周に挿嵌された環状の中空トルク伝達部材（７２）と、
   補助動力装置付き自転車（１０）が前進する方向の踏力トルクが前記クランク軸（３８）に与えられた場合に該踏力トルクを駆動輪（ＷＲ）に伝達する前記中空トルク伝達部材（７２）に設けられたワンウェイクラッチ（７８）と、
   前記クランク軸（３８）、前記中空トルク伝達部材（７２）、前記検出センサ（８０）、前記制御手段（５４）、および、前記モータ（５０）が設けられた筐体（４８）と、
   を備え、
   前記中空トルク伝達部材（７２）の外周に設けられた凹部（１１０）に磁性膜（８４）が施され、
   前記検出センサ（８０）は、前記凹部（１１０）の前記磁性膜（８４）に対向する箇所に位置するように、前記凹部（１１０）両端にて前記中空トルク伝達部材（７２）と相対回転可能に支持する支持部材（８２）によって位置決め固定されており、
   前記中空トルク伝達部材（７２）の一端側に、凸部（１２２、２０８）を設け、
   前記支持部材（８２）は、前記中空トルク伝達部材（７２）と相対回転可能とする前記検出センサ（８０）の両端側に設けられる第１部材及び第２部材（１１６、１１８）と、前記検出センサ（８０）を収納するハウジング（１１４）で構成され、
   前記ハウジング（１１４）の端部内側には、前記第１部材（１１６）を収納する凹部（１２０）が設けられ、
   前記中空トルク伝達部材（７２）の前記凸部（１２２）と前記ハウジング（１１４）及び前記第１部材（１１６）とを当接させることで、前記検出センサ（８０）の一端を位置決め固定し、前記筐体（４８）と前記中空トルク伝達部材（７２）との間に設けられたベアリング部（７４）と、第２部材（１１８）とによって、前記検出センサ（８０）の他端を位置決め固定する
   ことを特徴とする補助動力装置付き自転車（１０）。
2. 請求項１に記載の補助動力装置付き自転車（１０）において、
   前記ワンウェイクラッチ（７８）は、クラッチインナー（１３８）と、クラッチアウター（１４０）と、前記クラッチインナー（１３８）と前記クラッチアウター（１４０）とを係合させるラチェット（１４２）とを備え、
   前記クラッチインナー（１３８）を前記クランク軸（３８）と一体成形され、前記クラッチアウター（１４０）を前記中空トルク伝達部材（７２）側に設ける
   ことを特徴とする補助動力装置付き自転車（１０）。
3. 請求項１又は２に記載の補助動力装置付き自転車（１０）において、
   前記クランク軸（３８）に与えられ、且つ前記ワンウェイクラッチ（７８）を介して伝達された踏力トルクを前記駆動輪（ＷＲ）に出力する出力部（３６）と、
   前記モータ（５０）の駆動力を前記駆動輪（ＷＲ）に出力する出力軸（１０８）を備え、
   車両前側より、前記クランク軸（３８）、前記モータ（５０）の駆動軸（５６）、前記出力軸（１０８）の順で配設され、
   前記クランク軸（３８）に沿って、前記出力部（３６）が設けられるとともに、前記出力部（３６）の反対側から、前記ワンウェイクラッチ（７８）、前記検出センサ（８０）が配設される
   ことを特徴とする補助動力装置付き自転車（１０）。
4. 請求項１又は２に記載の補助動力装置付き自転車（１０）において、
   前記クランク軸（３８）に与えられ、且つ前記ワンウェイクラッチ（７８）を介して伝達された踏力トルクを前記駆動輪（ＷＲ）に出力する出力部（３６）と、
   前記モータ（５０）の駆動力を前記駆動輪（ＷＲ）に出力する出力軸（１０８）を備え、
   車両前側より、前記クランク軸（３８）、前記モータ（５０）の駆動軸（５６）、前記出力軸（１０８）の順で配設され、
   前記クランク軸（３８）に沿って、前記出力部（３６）が設けられるとともに、前記出力部（３６）側から、前記ワンウェイクラッチ（７８）、前記検出センサ（８０）が配設される
   ことを特徴とする補助動力付き自転車（１０）。

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