JPH10157685A - 補助動力付き自転車の踏力センサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 補助動力付き自転車の踏力検出手段に使用さ
れる踏力センサーを、該センサーのレバーやリターンス
プリングが破損しても、ペダル踏力と関係なく補助駆動
力が最大に出力されてしまう虞のないものにする。 【解決手段】 センサー軸の回動角度に応じて、入力側
導体面の抵抗部分でブラシの接触位置が変わるように
し、入力部で所定電圧の電流を、該抵抗部分でのブラシ
の接触位置に応じた電圧のものとして、出力部から踏力
信号として出力させるような踏力センサーにおいて、セ
ンサー軸の一端側に固定したレバーを、センサー軸に対
して設けたリターンスプリングの付勢力で、反力により
回動アームが移動する方向とは反対の側から回動アーム
に当接させると共に、リターンスプリングによる付勢方
向へのセンサー軸の最大回動位置Ｓにおいて、出力側導
体面９４とブラシ８６が非接触となるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ペダル踏力に応じ
て電動モーターによる補助駆動力が提供される補助動力
付き自転車において、ペダル踏力を検出するために、踏
力の反力が作用する遊星ギア機構中のギアに対して、該
反力によるギアの回動を弾力的に受ける反力受部と共働
して、該反力受部の弾力に抗して回動するギアの回動角
度を検出するようにした、踏力センサー自体の構造に関
する。

【０００２】

【従来の技術】パワーアシストシステムのハイブリッド
動力自転車、すなわち、電動モーターにより補助駆動力
が提供される補助動力付き自転車では、乗員によるペダ
ル踏力と電動モーターによる補助駆動力の合力を走行駆
動力として出力するパワーユニットに対して、ペダル踏
力の大きさを検出する踏力検出手段を設けると共に、該
踏力検出手段の検出結果等に応じて電動モーターの出力
を制御するようなコントローラーを設けることによっ
て、乗員がペダルを漕ぐときの負担に対して、それに応
じた補助駆動力を提供するということが行われている。

【０００３】そのような補助動力付き自転車において、
ペダル踏力の大きさを検出する踏力検出手段として、ペ
ダル踏力によるクランク軸の回転を遊星ギア機構を介し
て合力軸に伝達する際に、伝達するトルクの反力が作用
する遊星ギア機構中のギアに対して、該反力の受部と該
ギアの回動角度検出部（ポテンショメーター）とを一体
的に組み合わせたような踏力検出手段が、本出願人の提
案により既に従来公知となっている。（特開平７−９５
７４４号公報）

【０００４】一方、上記のような従来公知の踏力検出手
段に対して、更に、ポテンショメーターへの回動角度入
力用の回転軸への荷重を軽減してコストおよび部品重量
を低減し、ヒステリシスの発生を防止して検出値の変動
を回避すると共に、アシストフィーリングを改善するこ
とを目的として、伝達するトルクの反力が作用する遊星
ギア機構中のギアに対し、押圧アームと回動アームをそ
れぞれ互いに離れた位置で一体的に設け、押圧アームに
対して、その動きを弾力的に受ける反力受部を設けると
共に、該反力受部の弾力に抗して回動する回動アームに
対して、その回動角度を検出する踏力センサー（ポテン
ショメーター）を設ける、ということが本出願人により
既に提案されている。（特願平８−１７４９４４号）

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な補助動力付き自転車の踏力検出手段の、特に後者の踏
力検出手段で使用するような踏力センサーとして、図４
に示すように、回動アームに当接させるレバー７８を下
端に固定したセンサー軸７３に対して、該センサー軸７
３の上端にローター７６を介して導体のブラシ８６を固
定すると共に、該ローター７６の上方に配置された検出
基板８４の下面に、図６に示すように、電流の入力部９
１と接続して抵抗部分９３ａを有する入力側導体面９３
と、電流の出力部９４と接続する出力側導体面９５をそ
れぞれ設けて、略Ｕ字状のブラシ８６の両端を入力側導
体面９３の抵抗部分９３ａと出力側導体面９５とにそれ
ぞれ接触させるようにしたものが検討された。

【０００６】そのような踏力センサーでは、センサー軸
７３の回動角度に応じて、入力側導体面９３の抵抗部分
９３ａでのブラシ８７の接触位置が変わることにより、
入力部９１に所定の電圧で流された電流を、抵抗部分９
３ａでのブラシ８７の接触位置に応じた電圧のものとし
て、出力側導体面９５から出力部９４を経て、踏力検出
信号としてコントローラーに出力することとなる。

【０００７】また、そのような踏力センサーでは、セン
サー軸７３に固定したレバー７８を常に回動アームに当
接させるために、センサー軸７３に対してリターンスプ
リング８１を設けると共に、該リターンスプリング８１
による付勢方向へのセンサー軸７３の最大回動位置を位
置決めするために、センサーケース７１の内面にストッ
パー７１ａを突出させ、センサー軸７３が回動してロー
ター７６の外周面の突出部が該ストッパー７１ａに当接
すると、該ストッパー位置Ｓから先の回動が規制され
る。

【０００８】そして、万が一該リターンスプリング８１
が破損したとしても、フリーになったセンサー軸７３が
最大出力方向に回動したまま、ペダル踏力を停止しても
初期位置に戻らないというようなことがないように、図
７に示すように、センサー軸７３に固定したレバー７８
を、反力受部６４のバネ６３の力に抗して反力によりＸ
方向に回動しようとする回動アーム５２ｂに対して、そ
の移動方向（Ｘ方向）の側とは反対の側から回動アーム
５２ｂに当接させることで、センサー軸７３を回動アー
ム５２ｂの動きに追従させている。

【０００９】ところが、そのようにリターンスプリング
８１の破損を考慮に入れて、反力により回動アーム５２
ｂが移動する方向（Ｘ方向）の反対の側からレバー７８
を回動アーム５２ｂに当接させると、該レバー７８が破
損したときには、リターンスプリング８１の付勢力で、
センサー軸７３がストッパー７１ａに当接するまで最大
出力方向（ＭＡＸ方向）に回動し、それに応じて、出力
部９４からは最大出力を発生させるような信号が送られ
ることとなって、ペダル踏力とは関係なく補助駆動力が
最大に出力されてしまうという問題を生じる。

【００１０】本発明は、上記のような問題を解決して、
補助動力付き自転車の踏力検出手段に使用される踏力セ
ンサーを、該センサーのレバーやリターンスプリングが
破損したとしても、ペダル踏力と関係なく補助駆動力が
最大に出力されてしまうような虞のないものにすること
を課題とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
課題を解決するために、上記の請求項１に記載したよう
に、ペダル踏力をクランク軸から遊星ギア機構を介して
合力軸に伝達すると共に、該踏力の反力が作用する遊星
ギア機構中のギアに対して、押圧アームと回動アームを
それぞれ一体的に設け、該反力によるギアの回動を押圧
アームを介して弾力的に受ける反力受部と、該反力受部
の弾力に抗して回動するギアの回動角度を回動アームを
介して検出する踏力センサーを設けて、該センサーの検
出結果等に応じ、コントローラーを介して、電動モータ
ーにより発生させる補助動力を制御し、該補助動力を合
力軸に伝達するようにした補助動力付き自転車において
使用される踏力センサーであって、遊星ギア機構中のギ
アの回動アームに対して、センサー軸の一端側に固定し
たレバーを当接させることで、センサー軸を回動アーム
の動きに追従して回動させ、センサー軸の他端側に固定
した導体のブラシを、センサーの入力部と接続して抵抗
部分を備えた入力側導体面と、センサーの出力部と接続
する出力側導体面とに渡って接触させることで、センサ
ー軸の回動角度に応じて、入力側導体面の抵抗部分でブ
ラシの接触位置が変わるようにし、入力部で所定電圧の
電流を、該抵抗部分でのブラシの接触位置に応じた電圧
のものとして、出力部から踏力信号として出力させるよ
うな踏力センサーにおいて、センサー軸の一端側に固定
したレバーが、センサー軸に対して設けたリターンスプ
リングの付勢力で、反力により回動アームが移動する方
向とは反対の側から回動アームに当接されていると共
に、リターンスプリングによる付勢方向へのセンサー軸
の最大回動位置において、出力側導体面とブラシが非接
触となるように構成されていることを特徴とするもので
ある。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の補助動力付き自転
車の踏力センサーの実施形態について図面に基づいて説
明する。

【００１３】図１は、本発明の踏力センサーが使用され
ている補助動力付き自転車、すなわち、乗員がペダルを
漕ぐのに要する力（踏力）の大きさに応じて電動モータ
ーによる補助駆動力が提供される、所謂パワーアシスト
システムのハイブリッド動力自転車を示すものである。

【００１４】自転車１の車体については、メインフレー
ムとして車体前部から斜め下方に延びるダウンチューブ
２の前端に、ヘッドチューブ３が一体的に固着されてお
り、ヘッドチューブ３には、その軸線を中心にして回動
自在なようにハンドルステム４が挿通されていて、ハン
ドルステム４の上部には、左右に延びるハンドルバー５
が連結され、ハンドルステム４の下部には、左右一対に
分かれたフロントフォーク６の上端部が連結され、該フ
ロントフォーク６の左右の下端に渡って、前輪７の車軸
が固定されている。

【００１５】ダウンチューブ２の後端には、シートチュ
ーブ８の下端が一体的に固着されていると共に、ダウン
チューブ２の後端とシートチューブ８の下端に渡って、
板金製で横断面略コ字状に下方が開放された連結部材９
が一体的に固着されており、連結部材９の後部に、左右
一対のチェーンステー１０の各前端部が固着されてい
て、この左右の各チェーンステー１０の後端部とシート
チューブ８の上端部を連結するように、左右一対のシー
トステー１１がそれぞれ設けられている。

【００１６】そして、シートチューブ８の上端部には、
サドル１２を固定したシートピラー１３が上下調節自在
に挿着されており、また、左右のチェーンステー１０の
後端部には、その両側に渡って後輪１４の車軸が固定さ
れていて、後述するパワーユニット１６の合力軸に固定
されたドライブスプロケットと後輪側のホイールスプロ
ケットとに渡って、駆動力伝達用のチェーン１５が巻装
されている。

【００１７】そのような自転車１の車体に対して、乗員
によるペダル踏力と電動モーターによる補助駆動の合力
を、チェーン１５を介して後輪１４の走行駆動力として
出力するためのパワーユニット１６が、板金製の連結部
材９に対してその下側に着脱可能に取り付けられてお
り、前側に電動モーター１７を一体的に組み付けたパワ
ーユニット１６の後部には、電動モーター１７の出力を
制御するためのコントローラー１８が着脱可能に取り付
けられている。

【００１８】パワーユニット１６は、ペダルクランク軸
一体型のものであって、パワーユニット１６の本体ケー
スから左右両側に突出するクランク軸１９の両端には、
それぞれクランクアーム２０が固定され、左右の各クラ
ンクアーム２０の先端には、それぞれペダル２１が取り
付けられており、また、図示していないが、車体右側で
は、パワーユニット１６の本体ケースから、クランク軸
１９と同軸的に、合力軸の一端が突出していて、該合力
軸の突出部には、駆動力伝達用のチェーン１５が巻装さ
れるドライブスプロケットが固定されている。

【００１９】一方、連結部材９の上面には、バッテリー
支持ボックス２２がボルト等により一体的に固定されて
おり、パワーユニット１６の電動モーター１７やコント
ローラー１８の電源となる複数個のバッテリーを内蔵し
たバッテリー収納体２３が、シートチューブ８の後側に
沿って、左右一対のシートステー１１で両側を囲まれる
ように、シートチューブ８と後輪１４の間で、連結部材
９の上面に固定されたバッテリー支持ボックス２２に上
方から嵌装されることで、車体に対して上下方向で取り
外し可能に設置されている。

【００２０】なお、図示していないが、バッテリー支持
ボックス２２の底部には、コントローラー１８に延びる
リード線を接続したコンセント（プラグ）が設けられて
おり、該コンセント（プラグ）と接続するプラグ（コン
セント）がバッテリー収納体２３の下端部に設けられて
いて、バッテリー収納体２３をバッテリー支持ボックス
２２に嵌装することで、バッテリー収納体２３内のバッ
テリーとコントローラー１８が自動的に接続される。

【００２１】上記のようにパワーユニット１６やバッテ
リー支持ボックス２２が配置されている車体の中央下部
付近には、ダウンチューブ２の後端部とシートチューブ
８の下端部と連結部材９の大部分を覆い、バッテリー支
持ボックス２２を覆い、パワーユニット１６の大部分を
上側から覆うように、樹脂製のカバー２４が設けられて
おり、また、ダウンチューブ２のヘッドチューブ３との
連結部付近には、パワーユニット１６やコントローラー
１８を起動するためのメインスイッチ２５が設置されて
いる。

【００２２】図２および図３は、上記の補助動力付き自
転車１に使用されているパワーユニット１６を示すもの
で、ペダルクランク軸一体型のパワーユニット１６は、
コントローラー１８の制御により補助動力を発生する電
動モーター１７を前側に一体的に組み付けたアルミダイ
キャスト製の本体ケース３０に対して、車両駆動力の出
力軸となる合力軸４１と、乗員の踏力を合力軸に伝達す
る人力伝達手段と、車速や踏力を検出してコントローラ
ー１８に出力する各検出手段３４，３５と、電動モータ
ー１７による補助動力を合力軸４１に伝達する補助動力
伝達手段等を一体的に組み付けたものである。

【００２３】パワーユニット１６には、図２に示すよう
に、連結部材９にボルト締めで着脱可能に取り付けるた
めの取付部３２，３３が本体ケース３０に対して一体的
に形成されており、補助動力を発生する電動モーター１
７が、本体ケース３０の前側に一体的に組み付けられ、
更に、車速センサー３４や踏力センサー３５が本体ケー
ス３０の上側に一体的に組み付けられていると共に、本
体ケース３０の後部に、該電動モーター１７の出力を制
御するためのコントローラー１８が、それに形成された
取付部１８ａ，１８ｂにより着脱可能に取り付けられて
いる。

【００２４】なお、コントローラー１８に対して、電動
モーター１７からのリード線３６，車速センサー３４か
らのリード線３７，メインスイッチ２５からのリード線
３９，バッテリー支持ボックス２２の底部を介したバッ
テリー収納体２３からのリード線４０等は、図示してい
ないが、コネクターを介してコントローラー１８側の各
リード線と接続されており、本実施形態では、上記の各
リード線のコネクターは、何れも本体ケース３０の下面
側に配索されていて、車体に取り付けられた状態の本体
ケース３０に対してコントローラー１８を着脱するとき
の各コネクターの接断作業が容易に行えるものとなって
いる。

【００２５】また、本体ケース３０の後方でコントロー
ラー１８との間に位置する踏力センサー３５からのリー
ド線３８については、長めに延ばされてから、コネクタ
ーを介してコントローラー１８側のリード線と接続され
ており、通常は、纏めた状態のリード線３８の何れかの
部分で、面ファスナー等の簡易着脱手段により、連結部
材９の内面に位置決めされた状態で止着されていて、本
体ケース３０からコントローラー１８を取り外すときに
は、面ファスナー等による止着を外してから、図２に一
点鎖線で示すように、コネクター３８ａを下方に引き出
すことで（本体ケース３０にコントローラー１８を取り
付けるときには、その逆の手順で）、コントローラー１
８を着脱するときの当該コネクターの接断作業を容易に
行うことができる。

【００２６】パワーユニット１６の本体ケース３０内で
は、図３に示すように、乗員のペダル踏力により回転す
るクランク軸１９に対して、走行駆動力の出力軸となる
合力軸４１が、該合力軸４１の中空軸心部にクランク軸
１９を挿通させた同軸的な状態で、軸受４２を介して互
いに回転自在であると共に、両軸１９，４１が、本体ケ
ース３０およびその側面開口部を覆う蓋体３１に対し
て、軸受４３および軸受４４を介して、それぞれ回転自
在であるように設けられている。

【００２７】そして、合力軸４１には、その内側端部に
大径のベベルギア４５が一体的に形成され、本体ケース
３０から突出した外側端部に、駆動用チェーン１５を巻
装するためのドライブスプロケット４６が固定されてい
ると共に、合力軸４１とクランク軸１９とに渡って、合
力軸４１に固定されたリングギア４７，ワンウェイクラ
ッチ４８を介してクランク軸１９に設けられたキャリア
ー４９，該キャリアー４９に固定された各軸５０に回動
自在に支持された複数の遊星ギア５１，後述する踏力検
出手段により回動が規制された状態でクランク軸１９に
回動可能に保持されているサンギア５２等からなる増速
の遊星ギア機構が設けられている。

【００２８】それによって、乗員のペダル踏力によるク
ランク軸１９の回転は、ワンウェイクラッチ４８により
一方向的に、遊星ギア機構４９，５０，５１，４７によ
り増速された状態で、合力軸４１に伝達されることとな
り、合力軸４１に固定されたドライブスプロケット４６
から駆動用チェーン１５を介して後輪１４に伝達され
る。

【００２９】一方、パワーユニット１７の前側に組み付
けられた電動モーター１７の回転軸５４に対して、該モ
ーター回転軸５４の外側に同軸的に固定された大径円筒
状の外輪５５，該外輪５５と回転軸５４の間に配設され
た複数個の遊星ローラー５６，該遊星ローラー５６を回
転自在に支持するピン５７，該ピン５７を底部に固定し
た有底筒状のキャリアー５８等からなる減速の遊星ロー
ラー機構が設置されている。

【００３０】また、該遊星ローラー機構の有底筒状のキ
ャリアー５８に対して、出力ギア部材６０の軸部が、ワ
ンウェイクラッチ５９を介して、該キャリアー５８の軸
心中空部に挿着されており、該出力ギア部材６０は、そ
の軸線方向がクランク軸１９の軸線方向と直交するよう
に、軸受６１を介して本体ケース３０に回転自在に支持
されていて、出力ギア部材６０の後端部に形成された小
径のベベルギア６０ａは、合力軸４１の内側端部に一体
的に形成された大径のベベルギア４５と噛合している。

【００３１】それによって、補助駆動力を発生する電動
モーター１７の回転軸５４の回転は、遊星ローラー機構
５５，５６，５７，５８により減速された状態で、ワン
ウェイクラッチ５９により一方向的に出力ギア部材６０
に伝達され、出力ギア部材６０の小径のベベルギア６０
ａと合力軸４１の大径のベベルギア４５との噛合によ
り、更に減速されて合力軸４１に伝達されてから、上記
のワンウェイクラッチ４８と遊星ギア機構４９，５０，
５１，４７により伝達されたペダル踏力と合力された状
態で、合力軸４１に固定されたドライブスプロケット４
６から駆動用チェーン１５を介して後輪１４に伝達され
る。

【００３２】上記のような人力伝達手段と補助動力伝達
手段を備えたパワーユニット１６に対して、電動モータ
ー１７の出力（補助駆動力）を、車速に対する乗員のペ
ダル踏力に応じて、コントローラー１８により制御する
ために、図２に示すように、従来から一般的に知られた
構造の車速センサー３４が、本体ケース３０の上側に一
体的に組み付けられていると共に、ペダル踏力の大きさ
を検出する踏力検出手段が設けられている。

【００３３】パワーユニット１６に設けられている踏力
検出手段については、遊星ギア機構のサンギア５２を、
クランク軸１９に対して回動可能に嵌挿すると共に、図
２に示すように、該サンギア５２に押圧アーム５２ａと
回動アーム５２ｂをそれぞれ一体的に形成し、押圧アー
ム５２ａに対して、コイルスプリング６３により付勢さ
れた反力受部６４を本体ケース３０側に設け、押圧アー
ム５２ａの先端に設けたローラー部５２ｃを、本体ケー
ス３０に進退可能に螺挿された調整用ストッパーボルト
６５で移動規制して、反力受部６４に当接させること
で、サンギア５２を、コイルスプリング６３のバネ力に
抗して若干回動可能なように、その回動を弾性的に規制
している。

【００３４】そして、そのように回動が弾性的に規制さ
れたサンギア５２の回動アーム５２ｂに対して、該サン
ギア５２が反力受部６４のコイルスプリング６３のバネ
力に抗して回動したときの回動角度を検出し、これを乗
員のペダル踏力としてコントローラー１８に出力するた
めに、該回動角度を電気的に検出するポテンショメータ
ーである踏力センサー３５が、本体ケース３０の上側に
一体的に組み付けられている。

【００３５】そのような踏力検出手段では、クランク軸
１９から合力軸４１に遊星ギア機構を介してペダル踏力
のトルクが伝達される際、遊星ギア機構中のサンギア５
２に伝達トルクの反力が働き、該反力の大きさに応じ
て、押圧アーム５２ａでコイルスプリング６３のバネ力
に抗して反力受部６４を押圧しながら、サンギア５２が
クランク軸１９を回動軸として僅かに回動することとな
る。

【００３６】そのときのサンギア５２の回動角度の大き
さは、サンギア５２に働く反力に応じたものであり、該
反力は、遊星ギア機構によりペダル踏力が伝達されると
きのトルクの大きさと比例する、すなわち、クランク軸
１９を回転させるのに要する乗員のペダル踏力と比例す
るため、該サンギア５２の回動角度を踏力センサー３５
により検出することで、乗員のペダル踏力を検出するこ
とができる。

【００３７】上記のような踏力検出手段を備えたパワー
ユニット１６によれば、ペダル踏力により自転車１を走
行駆動するのに要する力の大きさを、踏力検出手段とし
て設置されている踏力センサー３５により検出すること
で、その検出値と車速に応じてコントローラー１８によ
り電動モーター１７の出力を制御して、乗員のペダル踏
力の負担に応じた補助駆動力を電動モーター１７によっ
て提供することが可能となる。

【００３８】図４は、上記のような踏力検出手段にセン
サー部分として使用される踏力センサー３５の構造を示
すもので、パワーユニット１７の本体ケース３０にＯリ
ング７２を介して固定されるセンサーケース７１には、
その下部に、該ケース７１の内外に渡って上下方向に延
びるセンサー軸７３が、その上端部にブッシュナット７
４とウエーブワッシャー７５を介してローター７６を固
定し、その下端部にブッシュナット７７を介してレバー
７８を固定した状態で、軸受７９とＯリング８０を介し
て、センサーケース７１に対して回動自在に設置されて
いる。

【００３９】そのような踏力センサー３５において、本
実施形態では、センサー軸７３およびローター７６に対
して、センサーケース７１との間に、コイル状のリター
ンスプリング８１を設けることにより、図７に示すよう
に、該リターンスプリング８１の付勢力で、センサー軸
７３の下端に固定したレバー７８を、反力によりサンギ
ア５２が回動する方向Ｘとは反対の側から回動アーム５
２ａに当接させて、センサー軸７３を回動アーム５２ａ
の動きに追従して回動させている。

【００４０】また、リターンスプリング８１による付勢
方向へのセンサー軸７３の最大回動位置を位置決めする
ために、センサーケース７１の内面にストッパー７１ａ
を突出させて、センサー軸７３が出力最大位置以上に回
動すると、ローター７６の外周面の突出部が該ストッパ
ー７１ａと当接して、該ストッパー位置Ｓから先の回動
が規制されるようにしている。

【００４１】なお、リターンスプリング８１による付勢
方向へのセンサー軸７３の最大回動位置Ｓの位置決めに
ついては、本実施形態のようにストッパー７１ａにより
行う以外にも、リターンスプリング８１自体の自由形状
に基づいて、センサー軸７３の最大回動を位置決めする
ことも可能である。

【００４２】センサーケース７１の上端開放部は、樹脂
製の密閉材８２により上側が密閉された状態で、プレー
ト８３によって閉鎖されており、プレート８３の下面に
は、入力側導体面と出力側導体面を設けた検出基板８４
が一体的に設けられていて、該検出基板８４の各導体面
にそれぞれ接続されるように、コントローラー１８に接
続するためのリード線３８（入力線，出力線，アース線
の３本）が、ホルダー８５を介してケース７１に保持さ
れ、密閉材８２とプレート８３を通して、ケース７１内
に引き込まれている。

【００４３】センサー軸７３に固定されたローター７６
には、略Ｕ字状の導体ブラシ８６が、その中央部分で固
定されており、該ブラシ８６の両端は、一端が入力側導
体面と接触し、他端が出力側導体面と接触するように、
検出基板８４に対して移動自在に接触している。

【００４４】すなわち、図５に示すように、検出基板８
４には、リード線８５の入力線端部である入力部９１に
一端が接続し、リード線３８のアース線端部であるアー
ス部９２に他端が接続するように、略Ｕ字状の入力側導
体面９３が設けられていると共に、該略Ｕ字状の入力側
導体面９３に囲まれるように、リード線３８の出力線端
部である出力部９４に接続する出力側導体面９５が設け
られていて、入力側導体面９３には、所定の範囲（電動
モーター１７の出力制御範囲に対応する範囲）に渡って
抵抗部分９３ａが形成されている。

【００４５】そして、該抵抗部分９３ａは、例えば、入
力部９１に５Ｖの電圧で流された電流が、アース部９２
では殆ど０Ｖとなるように、均一な抵抗で所定の長さに
形成されており、導体のブラシ８６は、Ｕ字状の一端が
入力側導体面９３の抵抗部分９３ａに対して移動自在に
接触すると共に、Ｕ字状の他端が出力側導体面９５に移
動自在に接触するように設置されている。

【００４６】それにより、センサー軸７３の回動角度に
応じて、入力側導体面９３の抵抗部分９３ａでのブラシ
８６の接触位置が変わることによって、コントローラー
１８からリード線３８の入力線により、入力部９１に例
えば５Ｖの電圧で流された電流を、抵抗部分９３ａでの
ブラシ８６の接触位置に応じた電圧のものとして、出力
側導体面９５から出力部９４を経てリード線３８の出力
線により、踏力信号としてコントローラー１８に向けて
出力することとなる。

【００４７】そのような踏力センサー３５において、本
実施形態では、出力側導体面９５が、図６に示すよう
な、出力部９４に対して対称的なリング状に形成された
ものではなく、図５に示すように、リターンスプリング
８１による付勢方向へのセンサー軸７３の最大回動位置
Ｓ、即ち、センサー軸７３がローター７６を介してスト
ッパー７１ａによりその回動が停止されるストッパー位
置において、出力側導体面９５とブラシ８６が非接触と
なるように、リングの一部を欠如させたような形状のも
のとなっている。

【００４８】上記のような本実施形態の踏力センサー３
５によれば、図７に示すように、センサー軸７３に固定
したレバー７８を、反力受部６４のコイルスプリング６
３のバネ力に抗して、反力によりＸ方向に回動する回動
アーム５２ｂに対して、その移動方向の側とは反対の側
から回動アーム５２ｂに当接させることで、踏力センサ
ー３５に設けたリターンスプリング８１の付勢力によ
り、センサー軸７３を回動アーム５２ｂの動きに追従さ
せているため、該リターンスプリング８１が破損して、
センサー軸７３がフリーな状態となっても、レバー７８
の回動が回動アーム５２ｂにより阻止されることで、セ
ンサー軸７３が最大出力方向（ＭＡＸ方向）にそれ以上
回動するようなことはなく、回動アーム５２ｂが初期位
置に戻れば、それに押されてレバー７８が初期位置に戻
り、センサー軸７３も初期位置に戻る。

【００４９】また、レバー７８が破損したときには、リ
ターンスプリング８１の付勢力によって、センサー軸７
３は、ストッパー７１ａによってその回動が停止される
最大回動位置（ストッパー位置Ｓ）まで回動するが、そ
れに連れて、出力側導体面９５とブラシ８６が非接触と
なるために、ブラシ８６から出力部９４への電流は切断
され、踏力信号がコントローラー１８に向けて出力され
ることはなく、その結果、ペダル踏力とは関係なく補助
駆動力が最大に出力されるというようなことは起きな
い。

【００５０】図８は、本発明の踏力センサーの他の実施
形態に係る、既に説明した実施形態の図５に対応した検
出基板８４の下面を示すもので、既に説明した実施形態
と比べて、この実施形態は、出力側導体面９５の形状の
みが異なるものである。

【００５１】すなわち、図８に示した実施形態では、リ
ターンスプリング８１による付勢方向へのセンサー軸７
３の最大回動位置、即ち、センサー軸７３がローター７
６を介してストッパー７１ａによりその回動が停止され
るストッパー位置Ｓにおいて、出力側導体面９５とブラ
シ８６が非接触になると共に、センサー軸７３が初期位
置よりも少しでも最少出力側（ＭＩＮ方向）に回動する
と、出力側導体面９５とブラシ８６が非接触となるよう
に、出力側導体面９５が、入力側導体面９３の抵抗部分
９３ａに対応した扇形状に形成されている。

【００５２】そのような構造によれば、センサー軸７３
が初期位置にあるときには、入力側導体面９３の抵抗部
分９３ａを通った僅かな電流が、ブラシ８６と出力側導
体面９５を介して、出力部９４に流れているが、リター
ンスプリング８１が破損して、センサー軸７３がフリー
となった状態で、回動アーム５２ｂが初期位置に戻り、
レバー７８が初期位置側に回動されるときの勢いで、セ
ンサー軸７３が初期位置よりも少しでも最少出力側（Ｍ
ＩＮ方向）に回動すると、出力側導体面９５とブラシ８
６が非接触となって、出力部９４には電流が全く流れな
くなる。

【００５３】そのため、図８に示した実施形態では、レ
バー７８が破損したときだけでなく、リターンスプリン
グ８１が破損したときにも、出力部９４から信号が出力
されないことによって、レバー７８の異常だけでなく、
リターンスプリング８１の異常についても、センサー３
５の出力部９４から信号によって確実に検知することが
できることとなる。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したような本発明の補助動力付
き自転車の踏力センサーによれば、センサー軸を付勢す
るためのリターンスプリングが破損しても、誤って最大
出力を発生させる方向にセンサー軸が回動するようなこ
とがなく、ペダル踏力の停止に連れてセンサー軸も初期
位置に戻り、また、センサー軸に固定されたレバーが破
損して、最大出力を発生させる方向の最大回動位置まで
センサー軸が回動しても、それによってセンサーから最
大出力を発生させるための信号がコントローラーに送ら
れることはないため、何れにしても、そのようなセンサ
ーの故障によりペダル踏力とは関係なく補助駆動力が最
大に出力されるということを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の踏力センサーが使用されている補助動
力付き自転車についての全体を示す側面図。

【図２】図１に示した補助動力付き自転車に設置されて
いるパワーユニットの一部断面側面図。

【図３】図２に示したパワーユニットの横断面下面図。

【図４】図２に示したパワーユニットに設置されている
踏力センサーの縦断面図。

【図５】本発明の踏力センサーの一実施形態における図
４のＡ−Ａ線に沿った検出基板の下面説明図。

【図６】比較例の踏力センサーにおける図５に対応した
検出基板の下面説明図。

【図７】本発明の踏力センサーの一実施形態におけるギ
アの回動アームとセンサー軸およびレバーとの関係を示
す斜視説明図。

【図８】本発明の踏力センサーの他の実施形態における
図５に対応した検出基板の下面説明図。

【符号の説明】

１ 補助動力付き自転車 １７ 電動モーター １８ コントローラー １９ クランク軸 ３５ 踏力センサー ４１ 合力軸 ４７ リングギア（遊星ギア機構） ４９ キャリアー（遊星ギア機構） ５０ ピン（遊星ギア機構） ５１ 遊星ギヤ（遊星ギア機構） ５２ サンギア（遊星ギア機構） ５２ａ 押圧アーム ５２ｂ 回動アーム ６４ 反力受部 ７３ センサー軸 ７８ レバー ８１ リターンスプリング ８６ ブラシ ９１ 入力部 ９３ 入力側導体面 ９３ａ 抵抗部分 ９４ 出力部 ９５ 出力側導体面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ペダル踏力をクランク軸から遊星ギア機
   構を介して合力軸に伝達すると共に、該踏力の反力が作
   用する遊星ギア機構中のギアに対して、押圧アームと回
   動アームをそれぞれ一体的に設け、該反力によるギアの
   回動を押圧アームを介して弾力的に受ける反力受部と、
   該反力受部の弾力に抗して回動するギアの回動角度を回
   動アームを介して検出する踏力センサーを設けて、該セ
   ンサーの検出結果等に応じ、コントローラーを介して、
   電動モーターにより発生させる補助動力を制御し、該補
   助動力を合力軸に伝達するようにした補助動力付き自転
   車において使用される踏力センサーであって、 遊星ギア機構中のギアの回動アームに対して、センサー
   軸の一端側に固定したレバーを当接させることで、セン
   サー軸を回動アームの動きに追従して回動させ、センサ
   ー軸の他端側に固定した導体のブラシを、センサーの入
   力部と接続して抵抗部分を備えた入力側導体面と、セン
   サーの出力部と接続する出力側導体面とに渡って接触さ
   せることで、センサー軸の回動角度に応じて、入力側導
   体面の抵抗部分でブラシの接触位置が変わるようにし、
   入力部で所定電圧の電流を、該抵抗部分でのブラシの接
   触位置に応じた電圧のものとして、出力部から踏力信号
   として出力させるような踏力センサーにおいて、 センサー軸の一端側に固定したレバーが、センサー軸に
   対して設けたリターンスプリングの付勢力で、反力によ
   り回動アームが移動する方向とは反対の側から回動アー
   ムに当接されていると共に、リターンスプリングによる
   付勢方向へのセンサー軸の最大回動位置において、出力
   側導体面とブラシが非接触となるように構成されている
   ことを特徴とする補助動力付き自転車の踏力センサー。