JPH11258079A - 自転車のペダル踏力検出装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ペダル踏力を検出するための一対の回転体の
中心にずれがあっても、正確にペダル踏力を検出できる
ようにすること。 【解決手段】 ペダルに加えられた踏力を、弾性部材を
介してスプロケットに伝達するようにした自転車のペダ
ル踏力検出装置において、前記ペダル側の部材とスプロ
ケットにそれぞれ固定された、Ｎ極とＳ極が等間隔で交
互に配された第１、第２の磁性リング１４１、１４２の
磁気を検知するための二対のセンサ（１５１ａ，１５２
ａ）、（１５１ａ´，１５２ａ´）を、一対ずつ互いに
ほぼ１８０°離れた位置に置き、両磁性リング１４１、
１４２間の位相差を、各対のセンサで得られた位相差を
平均して求めるようにした。これにより、両磁性リング
１４１、１４２に軸ずれがあっても、両磁性リング１４
１、１４２間の位相差を正しく求められるようになり、
かつペダル踏力を正確に検出できるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は自転車のペダル踏
力検出装置および方法に関し、特に、ペダル踏力を検出
するための一対の回転体の中心にずれがあっても、正確
にペダル踏力を検出できるようにした自転車のペダル踏
力検出装置および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電動モータ付き自転車に関する発明は、
従来から種々なされているが、その一つに例えば特開平
９−２９０７９５号公報に記されているものがある。こ
の発明は、人力駆動系と電気駆動系とを並列に設け、該
人力駆動系の変化に対応して電気駆動系の出力を制御す
ることにより、人力駆動トルクが急変したときのモータ
駆動力の変化を緩やかにして、その時のモータ駆動力の
衝撃を弱め、電動モータ付き乗り物の乗り心地を向上さ
せるようにしたものである。

【０００３】さて、この発明では、前記人力駆動トルク
の検出手段として、前記人力駆動系に弾性材を介して回
転を伝達する一対の回転体を設け、これらの回転体のそ
れぞれに、所定回転角毎に永久磁石を固着し、車体側に
固定したセンサ（例えば、ホールセンサ）で前記永久磁
石の通過を検出するようにしたものが使用されている。
この構成の人力駆動トルク検出手段によれば、構造が簡
単であり、小形化することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
人力駆動トルク検出手段においては、前記一対の回転体
の中心にずれがあると、該人力駆動トルクが正確に検出
できないという問題があった。

【０００５】本発明の目的は、前記した従来技術の問題
点を除去し、ペダル踏力を検出するための一対の回転体
の中心にずれがあっても、正確にペダル踏力を検出でき
るようにした自転車のペダル踏力検出装置および方法を
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、ペダルに加えられた踏力を、弾性部材を
介してスプロケットに伝達するようにした自転車のペダ
ル踏力検出装置において、前記ペダル側の部材とスプロ
ケット側の部材にそれぞれ固定されて回転する回転体で
あって、回転方向に磁性体が所定の間隔で配された第
１、第２の磁性リングと、該第１、第２の磁性リングと
対向する位置に固定的に配置された第１、第２の磁気検
知センサと、前記第１、第２の磁性リングに関して、該
第１、第２の磁気検知センサとほぼ１８０°異なる位置
に固定的に配置された第３、第４の磁気検知センサとを
具備した点に第１の特徴がある。

【０００７】また、ペダルに加えられた踏力を、弾性部
材を介してスプロケットに伝達するようにした自転車の
ペダル踏力検出方法において、前記ペダル側の部材とス
プロケット側の部材にそれぞれ固定されて回転する回転
体であって、回転方向に磁性体が所定の間隔で配された
第１、第２の磁性リングの位相差を、該第１、第２の磁
性リングに関してほぼ１８０°異なる二つの位置で検出
し、両者の平均の位相差を用いてペダル踏力を求めるよ
うにした点に第２の特徴がある。

【０００８】前記第１の特徴によれば、第１、第２の磁
性リングに関してほぼ１８０°異なる位置に一対のセン
サを配置するだけの簡単な手段の追加により、該第１、
第２の磁性リングに軸ずれがあっても、正しい位相差を
検出できるようになる。

【０００９】また、前記第２の特徴によれば、前記第
１、第２の磁性リングに軸ずれがあり、一方の位置で検
出された位相差が進角または遅角を含んでいても、他方
のほぼ１８０°異なる位置で検出された位相差は逆に同
じ大きさの遅角または進角を含むことになるので、両位
相差の平均を取ることにより前記進角または遅角は相殺
され、正しい位相差を求めることができるようになる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。図
１ないし図１４は本発明を電動モータ付き自転車に適用
したときの第１実施例を示すものであり、図１は電動モ
ータ付き自転車の側面図、図２は図１の要部拡大図、図
３は図２の３−３線断面図、図４は図３の要部拡大図、
図５は図４の５−５線断面図、図６は図４の６−６線断
面図、図７は図２の７−７線拡大断面図、図８は図４の
８−８線断面図、図９は図４の９−９線断面図、図１０
は第１センサと第１磁性リングの磁極との相対配置を示
す図、図１１は第１磁性リングとの周方向相対位置変化
に伴なう第１センサの検出パターンを説明するための
図、図１２は制御ユニットにおける電動モータの制御手
順を示すフローチャート、図１３は第１および第２磁性
リングの相対回転に伴なう第１および第２センサの検出
パターンを説明するための図、図１４は通常走行状態で
の位相差検出を説明するための図である。

【００１１】先ず図１ないし図３において、この電動モ
ータ付き自転車は側面視で上方に開いた略Ｕ字状である
車体フレーム２１を備え、該車体フレーム２１は、その
前端のヘッドパイプ２２と、ヘッドパイプ２２から後下
りに延びるダウンパイプ２３と、ダウンパイプ２３の後
端に固着されて左右に延びる支持パイプ２４と、支持パ
イプ２４から上方に立上がるシートパイプ２５とを備え
る。

【００１２】ヘッドパイプ２２にフロントフオーク２６
が操向可能に支承され、該フロントフォーク２６の下端
に前輪ＷF が軸支され、フロントフォーク２６の上端に
操向ハンドル２７が設けられる。また車体フレーム２１
の後部の支持パイプ２４から後方側に延出される左、右
一対のリヤフォーク２８L 、２８R の後端間に後輪ＷR
が軸支され、シートパイプ２５の上部および両リヤフォ
ーク２８L 、２８R 間には左、右一対のステ−２９、…
が設けられる。シートパイプ２５には、上端にシート３
０を備えるシートポスト３１がシート３０の上下位置を
調整可能として装着される。

【００１３】また後輪ＷR の上方に配置されるリヤキャ
リア６７上にはリヤバスケット３３が設けられており、
リヤキャリア６７は、リヤフォーク２８L 、２８R の後
端から上方に延びる左、右一対の支持部材６８、…と、
シートパイプ２５の上端から後方に延びる支持部材６９
とで固定的に支持される。リヤキャリア６７内の前部に
は、バッテリＢを挿脱可能に収納せしめるバッテリ収納
箱３２が設けられる。

【００１４】シートパイプ２５の後方側には、前記バッ
テリＢから電力を供給される補助動力としての電動モー
タ３４を有するパワーユニット３５が配置され、該パワ
ーユニット３５は、シートパイプ２５および右側のリャ
フォーク２８R で支持される。 車体フレーム２１の支
持パイプ２４を同軸に貫通するペダル軸３６の左端およ
び右端にクランクペダル３７L 、３７R がそれぞれ固定
的に連結され、ぺダル軸３６を回転自在に貫通せしめて
支持パイプ２４の左端および右端をそれぞれ塞ぐ蓋板３
８L 、３８R とペダル軸３６との間にはボールベアリン
グ３９、３９がそれぞれ設けられる。すなわちペダル軸
３６は車体フレーム２１で回転自在に支承されることに
なる。

【００１５】ペダル軸３６の左右両端のクランクペダル
３７L 、３７R による踏力は、それらのクランクペダル
３７L 、３７R の回転に同期して第１回転円板４０に伝
達されるものであり、右側のクランクペダル３７R と第
１回転円板４０との間には第１回転円板４０からクラン
クペダル３７R へのトルク伝達を遮断する第１ワンウェ
イクラッチ４１が設けられる。

【００１６】図４ないし図６を併せて参照して、第１ワ
ンウェイクラッチ４１は、複数のボルト４７により右側
のクランクペダル３７R の基端部に固着されてペダル軸
３６を同軸に囲繞するクラッチ内輪４２と、該クラッチ
内輪４２を同軸に囲繞するクラッチ外輪４３と、クラッ
チ内輪４２の外周に枢支されると共に環状のスプリング
４５で拡開方向に付勢された複数たとえば３個のラチェ
ット爪４４、…とを備え、クラッチ外輪４３の内周に
は、前記各ラチェット爪４４、…を係合せしめるラチェ
ット歯４６が形成され、クラッチ外輪４３の外周に第１
回転円板４０の内周が溶接等により固着される。

【００１７】このような第１ワンウエイクラッチ４１に
よれば、クランクペダル３７L 、３７R を踏んでぺダル
軸３６を正転させると、クランクペダル３７L 、３７R
の踏力が第１回転円板４０に伝達されるが、クランクベ
ダル３７L 、３７R を踏んでペダル軸３６を逆転させた
ときには、第１ワンウェイクラッチ４１がスリップして
ペダル軸３６の逆転が許容され、また第１回転円板４０
からクランクペダル３７R 側にトルクが伝達されること
もない。

【００１８】ペダル軸３６の軸線に沿って第１回転円板
４０の内方側で隣接した位置には、第１回転円板４０よ
りも大径に形成される第２回転円板４８がペダル軸３６
を同軸に囲繞するようにして配置されており、第２回転
円板４８の内周部は、第１ワンウェイクラッチ４１のク
ラッチ内輪４２と、円筒状の支持部材５０が備える鍔部
５０ａとの間に相対回転を可能として挟まれ、支持部材
５０は、ペダル軸３６を相対回転自在に囲繞してクラッ
チ内輪４２の内周に、たとえばねじ結合等により結合さ
れる。また前記ペダル軸３６の軸線に沿って第１回転円
板４０の外方側には、第１回転円板４０の外周部を第２
回転円板４８との間に挟むようにしてリング状の挟持板
４９が配置される。

【００１９】第１回転円板４０の外周寄りの部分の周方
向に沿う複数箇所たとえば等間隔をあけた４箇所には、
ぺダル軸３６の軸線を中心とする仮想円に沿って円弧状
に延びる案内孔５１、５１、…が設けられており、各案
内孔５１、５１、…にそれぞれ挿通される円筒状のカラ
−５２、５２、…が第２回転円板４８および挟持板４９
間に配置され、第２回転円板４８および挟持板４９は、
各カラ−５２、５２、…を貫通するリベット５３、５
３、…で相互に連結される。したがって第２回転円板４
８および挟持板４９は、各カラ−５２、５２、…が案内
孔５１、５１、…内で移動し得る範囲で第１回転円板４
０に対して相対回転することができる。而して第１回転
円板4Oと、第２回転円板４８および挟持板４９との対向
面には、錆の発生を防止するための防錆フィルム（図示
せず）がそれぞれ貼着されている。

【００２０】第１回転円板４０には、その周方向に比較
的長く延びる複数の収納孔５４、５４、…が、各案内孔
５１、５１・・相互間にたとえば２つずつ配置されるよう
にして設けられており、第２回転円板４８および規制板
４９にも、第１回転円板４０の各収納孔５４、５４・・に
対応した規制孔５５、５５・・・,５６、５６・・がそれぞれ
設けられる。各収納孔５４、５４・・および各規制孔５
５、５５、…、５６、５６、…には、コイルばね５７、
５７・・が収納されており、第１回転円板４０と、第２回
転円板４８および挟持板４９とが相対回転していない時
には、各コイルばね５７、５７・・・ の両端は各収納孔５
４、５４・・および各規制孔５５、５５、・・５６、５６・・
・ の両端に当接した状態にある。しかるに、第１回転円
板４０と、第２回転円板４８および挟持板４９とが相対
回転すると、各コイルばね５７、５７・・の一端は各収納
孔５４、５４・・の一端に当接したままであるが、他端は
各規制孔５５、５５・・・,５６、５６・・の他端で押されて
各収納孔５４,54・・・の他端から離反するようになる。す
なわち各コイルばね５７、５７・・を圧縮しつつ、第１回
転円板４０と、第２回転円板４８および挟持板４９とが
相対回転することになる。

【００２１】前記各収納孔５４、５４・・および各規制孔
５５、５５・・・,５６、５６・・へのコイルばね５７、５７
・・の収納状態を保持するために、第２回転円板４８に
は、各規制孔５５、５５・・の両側縁からコイルばね５
７、５７・・の外周にほぼ沿って斜めに延びる保持壁部５
５ａ、５５ａ・・・ が設けられ、挟持板４９には、各規制
孔５６、５６・・・ の両側縁からコイルはね５７、５７・・
の外周にほぼ沿って斜めに延びる保持壁部５６ａ、５６
ａ・・・ が設けられる。

【００２２】第１回転円板4Oおよび挟持板４９は、第１
回転円板４０の外周に装着されるカバ−５８で覆われて
おり、第１ワンウエイクラッチ４１のクラッチ外輪４３
に装着された環状の弾性シール部材５９が外周側に備え
るリップ部５９ａが前記カバ−５８の内周部内面に弾発
的に接触せしめられ、また前記弾性シール部５９がその
内周側に備えるリップ部５９ｂがクラッチ内輪４２に弾
発的に接触せしめられる。而して第１ワンウエイクラッ
チ４２のクラッチ内輪４２およびクラッチ外輪４３間に
は、前記リップ部５９ｂで封入されるようにしてグリス
６０が充填される。

【００２３】前記カバ−５８から外側方に突出する第２
回転円板４８の外周には、ぺダル軸３６と同軸にしてぺ
ダルスプロケット６１が設けられており、該ペダルスプ
ロケット６１と、パワーユニット３５で駆動されるアシ
ストスプロケット６２と、後輪ＷR の車軸に設けられた
被動スプロケット６３とに無端状のチェーン６４が巻掛
けられ、該チェーン６４に張力を与えるテンショナ６５
が備えるスプロケット６６がアシストスプロケット６２
および被動スプロケット６３間でチェーン６４に噛合さ
れる。

【００２４】したがって第１ワンウェイクラッチ４１を
介して第１回転円板４０に伝達されるクランクペダル３
７L 、３７R の踏力は、各コイルばね５７、５７、…を
圧縮しつつ第２回転円板４８すなわちペダルスプロケッ
ト６１に伝達され、さらにチェ一ン６４および被動スプ
ロケット６３を介して後輪ＷR に伝達されることにな
り、またパワーユニット３５からアシストスプロケット
６２に与えられるアシスト動力はチェーン６４および被
動スプロケット６３を介して後輪ＷR に伝達され、この
パワーユニット３５からのアシスト動力によるトルクは
第１ワンウェイクラッチ４１の働きによりクランクペダ
ル３７L 、３７R 側に伝達されることはない。

【００２５】図７において、パワーユニット３５のケー
シング７０は、左ケーシング半体７１と、該左ケーシン
グ半体７１との間に第１収納室７４を形成して左ケーシ
ング半体７１に結合される右ケーシング半体７２と、左
ケーシング半体７１との間に第２収納室７５を形成して
左ケーシング半体７１に結合されるカバ−７３とから成
り、カバ−７３の左ケーシング半体７１への結合面には
ゴム製のガスケット７６が装着される。

【００２６】ケーシング７０には、ぺダル軸３６の回転
軸線と平行な回転軸線を有する電動モータ３４が取付け
られており、この電動モータ３４の出力は、クランクペ
ダル３７L 、３７R による踏力をアシストすべく減速ギ
ヤ列７７を介してアシストスプロケット６２に伝達され
る。

【００２７】電動モータ３４の動力をアシストスプロケ
ット６２に伝達するための減速ギヤ列７７は、第２収納
室７５内で電動モータ３４のモータ軸７８に固着される
駆動ギヤ７９と、第２収納室７５内でアイドル軸８０の
一端に固着されて前記駆動ギヤ７９に噛合される第１中
間ギヤ８１と、第１収納室７４内でアイドル軸８０にー
体に設けられる第２中間ギヤ８２と、第２中間ギヤ８２
に噛合される被動ギヤ８３と、被動ギヤ８３と同軸に配
置される回転軸８４と、被動ギヤ８３および回転軸８４
間に設けられる第２ワンウェイクラッチ８５とを備え、
前記回転軸８４の右ケーシング半体７２からの突出端部
にアシストスプロケット６２が固着される。

【００２８】アイドル軸８０は、電動モータ３４のモー
タ軸７８と平行な軸線を有するものであり、右ケーシン
グ半体７２およびアイドル軸８０間にボールベアリング
８６が、また左ケーシング半体７１およびアイドル軸８
０間にボールベアリング８７が介装される。回転軸８４
はアイドル軸８０と平行な軸線を有するものであり、右
ケーシング半体７２および回転軸８４間にボールベアリ
ング８８が、また左ケーシング半体７１および回転軸８
４間にボールベアリング８９が介装される。

【００２９】このような減速ギヤ列７７では、電動モー
タ３４の作動に伴なうトルクが減速されてアシストスプ
ロケット６２に伝達されるが、電動モータ３４の作動が
停止したときには、第２ワンウェイクラッチ８５の働き
により回転軸８４の空転が許容され、クランクペダル３
７L 、３７R の踏力によるアシストスプロケット６２の
回転が妨げられることはない。

【００３０】ケーシング７０における左ケーシング半体
７１には、カバ−７３とは反対側に突出する嵌合筒部９
０が一体に設けられており、電動モータ３４が備える有
底円筒状のモータハウジング９１は、該嵌合筒部９０に
嵌合された状態で、複数たとえば２つのボルト９２、９
２により左ケーシング半体７１に締結される。しかも左
ケーシング半体７１に植設された位置決めピン９３がモ
ータハウジング９１の開口部に係合されており、モータ
ハウジング９１の嵌合筒部９０内での軸線まわりの位置
が定められる。さらにモータハウジング９１の開口端寄
りの外面と、嵌合筒部９０の内面とには、相互間に環状
のシール部材９４を挟持する段部か相互に対応して形成
されており、モータハウジング９１の嵌合筒部９０内へ
の嵌合、固定によりシール部材９４がモータハウジング
９１および嵌合筒部９０間に保持されることになる。

【００３１】電動モータ３４は、ぺダル軸３６と平行な
軸線を有するモータ軸７８を有するものであり、このモ
ータ軸７８に設けられたコンミテータ９５に複数のブラ
シ９６、…が摺接される。而して左ケーシング半体７１
には、モータハウジング９１の開口部に対向する支持壁
部１００が嵌合筒部９０の内端を閉じるようにして一体
に設けられており、支持壁部１００に締結された非導電
性材料製の支持板９７と、該支持板９７に取付けられる
ホルダ９８、…との間に各ブラシ９６、…が保持され、
ホルダ９６、…およびブラシ９６、…間に受けられるば
ね９９、…によりブラシ９６、…はコンミテータ９５に
摺接する方向に付勢される。

【００３２】モータ軸７８は、支持壁部１００を回転自
在に貫通して第２収納室７５側に突出されるものであ
り、支持壁部１００とモータ軸７８との間には、ボール
ベアリング１０１が支持壁部１００に圧入されるように
して設けられ、モータ軸７８にはボールベアリング１０
１の内輪がコンミテータ９５側に移動するのを規制する
止め輪１０２が装着される。

【００３３】ところで、ケーシング７０は、ペダル軸３
６よりも後方側上部に電動モータ３４が配置されるよう
にして、車体フレーム２１のシートパイプ２５ならびに
右側のリヤフォーク２８R に支持されるものであり、シ
ートパイプ２５に固着されたブラケット１０５に、左ケ
ーシング半体７１の上部に上方に隆起するようにしてー
体に設けられたハンガー部１０６がボルト１０７および
ナット１０８により締結され、また右側のリヤフォーク
２８R に固着されたブラケット１０９に、左、右ケーシ
ング半体７１、７２から前方に突出するようにして一体
に設けられたハンガー部１１０が、ボルト１１１および
ナット１１２により締結される。

【００３４】第２収納室７５に突出したモータ軸７８の
端部には駆動ギヤ７９がスプライン嵌合されており、ボ
ールベアリング１０１の内輪との間に、前記駆動ギヤ７
９およびリラクタ１１４を挟むようにして、モータ軸７
８と同軸のボルト１１３がモータ軸７８の端部に螺合さ
れることにより、モータ軸７８の軸線に沿う駆動ギヤ７
９の移動が阻止され、駆動ギヤ７９がモータ軸７８に固
定される。

【００３５】前記リラクタ１１４と共働してモータ軸７
８の回転速度を検出する電磁ピックアップコイル式の回
転数センサ１１６が、図２で示すように、リラクタ１１
４に対向して第２収納室７５内に配置されるようにして
ケーシング７０の左ケーシング半体７１に固定される。

【００３６】駆動ギヤ７９に噛合する第１中間ギヤ８１
は、その外周部すなわち駆動ギヤ７９との噛合部を合成
樹脂製として形成されるものであり、アイドル軸８０に
結合される金属製のボス１１７に、外周に歯部１１８を
有して合成樹脂によりリング状に形成されるリング体１
１９が複数のボルト１２０、…で締結されて成る。

【００３７】ボス１１７は、アイドル軸８０で支持され
ているボールベアリング８７の内輪に一端を当接させる
ようにして、アイドル軸８０にスプライン嵌合される。
一方、アイドル軸８０の端部外面には止め輪１２１が装
着され、該止め輪１２１によリボス１１７から離反する
方向の移動を阻止されるようにして受け部材１２２がア
イドル軸８０に装着されており、前記ボス１１７の他端
と、受け部材１２２との間には皿ばね１２３が設けられ
る。該皿ばね１２３が発揮するばね力により、第１中間
ギヤ８１はボールベアリング８７の内輪側に向けて押圧
され、第１中間ギヤ８１がアイドル軸８０に固定される
ことになる。またリング体１１９には、金属製の補強板
１２４が当接されており、該補強板１２４は、前記ボル
ト１２０、…でリング体１１９に共締めされる。

【００３８】回転軸８４は、第２ワンウェイクラッチ８
５を介して該回転軸８４に装着される被動ギヤ８３の下
部が、左、右のリヤフォーク２８L 、２８R 間に配置さ
れるようにしてケーシング７０で回転自在に支承される
ものであり、複数のボルト１２５、…で相互に締結され
る左、右ケーシング半体７１、７２の下部は、前記被動
ギヤ８３の下部を覆うようにした両リヤフォーク２８L
、２８R 間を下方に延びるように形成される。このよ
うに左、右ケーシング半体７１、７２の下部すなわちケ
ーシング７０の下部が両リヤフォーク２８L 、２８R よ
りも下方に配置されることにより、パワーユニット３５
の重心が極力下方に配置されることになり、電動モータ
付き自転車の低重心化に寄与することができる。

【００３９】左ケーシング半体７１の下端には、アーム
部１２６が一体に設けられており、このアーム部１２６
に、チェーン６４を緊張せしめるテンショナ６５が取付
けられる。該テンショナ６５は、回転軸８４と平行な軸
線まわりの揺動を可能としてアーム部１２６に基端部が
支持されるレバ−１２７と、該レバ−１２７の先端に回
転自在に支持されるスプロケット６６と、スプロケット
６６に噛合したチェーン６４を緊張せしめる方向にレバ
−１２７を付勢するばね１２８とを備える。

【００４０】レバ−１２７は、その基端部に円筒部１２
７ａを備えるものであり、該円筒部１２７ａ内に挿入さ
れる円筒状の支軸１２９が、回転軸８４と平行な軸線を
有するようにしてボルト１３０によりアーム部１２６に
締結される。ばね１２８は、前記円筒部１２７ａを囲繞
するねじりばねであり、該ばね１２８の両端はアーム部
１２６およびレバ−１２７に係合される。

【００４１】レバ−１２７の先端部には、前記支軸１２
９と平行な軸線を有する軸１３１が固着されており、該
軸１３１との間にボールベアリング１３２を介在させる
ようにしてスプロケット６６がレバ−１２７の先端部に
装着される。

【００４２】ところで、回転軸８４に設けられているア
シストスプロケット６２は、ペダルスプロケット６１お
よび被動スプロケット６３間でのチェーン６４の緩み側
である下方チェーンラインに噛合されるものであり、両
リヤフォーク２８L 、２８Rの上方に位置するようにし
て回転軸８４すなわちアシストスプロケット６２が配置
されており、ぺダルスプロケット６１およびアシストス
プロケット６２の中心を結ぶ線よりも下方においてアシ
ストスプロケット６２の近傍にテンショナ６５のスプロ
ケット６６が配置され、アシストスプロケット６２ヘの
チェーン６４の巻掛け角度αは、図２で明示するよう
に、１２O 度以上の大きな角度、この実施例では１６０
度に設定される。

【００４３】左ケーシング半体７１の外面側で回転軸８
４および電動モータ３４間には凹部１３５が設けられて
おり、該凹部１３５および電動モータ３４の一部を覆う
カバー１３７が複数のボルト１３８、…により左ケーシ
ング半体７１に締結されており、該カバ−１３７および
前記凹部１３５により形成される収納室１３６に制御ユ
ニット１４０が収納される。すなわち図７で示すよう
に、チェーン６４および減速ギヤ列７７間に制御ユニッ
ト１４０が配置されることになる。

【００４４】電動モータ３４の作動は、制御ユニット１
４０で制御されるものであり、該制御ユニット１４０
は、回転数センサ１１６で検出される電動モータ３４の
回転数、ならびにクランクペダル３７L 、３７R による
入カトルクに基づいて電動モータ３４の作動を制御す
る。

【００４５】前記カバ−１３７の外面には、チェーン６
４のアシストスプロケット６２への巻掛け部分と、チェ
ーン６４の被動スプロケット６３からぺダルスプロケッ
ト６１に至る部分とか相互に接触することを回避するよ
うにしてチェーン６４の走行を案内するガイド突部１３
９が、チェーン６４のアシストスプロケット６２への巻
掛け部分を外側方から覆うようにして一体に突設され
る。

【００４６】再び図４において、第２回転円板４８に関
して第１回転円板４０とは反対側には、第１回転円板４
０とともに回転する第１磁性リング１４１が配置され、
第１磁性リング１４１を第２回転円板４８との間に挟む
位置には、第２回転円板４８とともに回転する第２磁性
リング１４２が配置される。すなわち第１および第２磁
性リング１４１、１４２は、第１および第２回転円板４
０、４８の軸方向一側で軸方向に並んで配置される。

【００４７】図８を併せて参照して、第１磁性リング１
４１は、周方向に隣接して相互に極性を異ならせるよう
にしてリング状に配置される複数のＮ極１４３N 、…お
よび複数のＳ極１４３S 、…が、合成樹脂等の非磁性材
料から成る円筒状の第１ハウジング１４４の内周に設け
られて成るものであり、Ｎ極１４３N 、…およびＳ極１
４３S 、…は、たとえば３度の中心角を有して６０極ず
つ第１ハウジング１４４の内周に設けられる。

【００４８】ところで、第１磁性リング１４１に隣接す
る第２回転円板４８の周方向複数箇所たとえば４箇所に
は挿通孔１４５、…が設けられており、第１回転円板４
０には、前記各挿通孔１４５、…に対応した係合孔１４
６、…が設けられる。一方、第１磁性リング１４１の第
１ハウジング１４４には、挿通孔１４５、…を貫通して
第１回転円板４０に当接する当接脚部１４４ａ、…と、
挿通孔１４５、…を貫通して係合孔１４６、…に弾発係
合する係合爪部１４４ｂ、…とが一体に設けられてお
り、第１磁性リング１４１は第１回転円板４０に弾性係
合されることになる。而して第１および第２回転円板４
０、４８は相対回転するものであるので、各挿通孔１４
５、…は、第１および第２回転円板４０、４８の相対回
転時にも当接脚部１４４ａ、…および係合爪部１４４
ｂ、…が挿通孔１４５、…の周方向両側に接触すること
がないように第２回転円板４８の周方向に沿って比較的
長く形成される。

【００４９】図９を併せて参照して、第２磁性リング１
４２は、周方向に隣接して相互に極性を異ならせるよう
にしてリング状に配置される複数のＮ極１４７N 、…お
よび複数のＳ極１４７S 、…が、合成樹脂等の非磁性材
料から成る円筒状の第２ハウジング１４８の内周に設け
られて成るものであり、Ｎ極１４７N 、…およびＳ極１
４７S 、…は、第１磁性リング１４１のＮ極１４３N 、
…およびＳ極１４３S、…と同一角度で第２ハウジング
１４８の内周に設けられる。

【００５０】第２回転円板４８の周方向複数箇所たとえ
ば４箇所には係合孔１４９、…が設けられており、第２
磁性リング１４２の第２ハウジング１４８には、第２回
転円板４８に当接する複数たとえば４つの当接脚部１４
８ａ、…と、係合孔１４９、…にそれぞれ弾発係合する
係合爪部１４８ｂ、…とが一体に設けられ、第２磁性リ
ング１４２は第２回転円板４８に弾性係合されることに
なる。また第１回転円板４０には、係合孔１４９、…に
係合した係合爪部１４８ｂ、…をそれぞれ配置せしめる
開口部１５０、…が設けられており、第１および第２回
転円板４０、４８は相対回転するものであるので、各開
口部１５０、…は、第１および第２回転円板４Ｏ、４８
の相対回転時にも係合爪部１４８ｂ、…が開口部１５
０、…の周方向両側に接触することがないように第１回
転円板４０の周方向に沿って比較的長く形成される。

【００５１】また第２磁性リング１４２における第２ハ
ウジング１４８には、当接脚部１４８ａが設けられてい
る位置の全周から半径方向外方に延びるカバー部１４８
ｃが一体に設けられており、第１回転円板４０とは反対
側で第２回転円板４８の各規制孔５５、…に対応する部
分がカバー部１４８ｃで覆われる。

【００５２】第１磁性リング１４１の内方には、第１磁
性リング１４１が内周に備えるＮ極１４３N 、…および
Ｓ極１４３S 、…を検出する第１センサ１５１、…が周
方向に等間隔をあけてたとえば４個配置されており、ま
た第２磁性リング１４２の内方には、第２磁性リング１
４２が内周に備えるＮ極１４７N 、…およびＳ極１４７
S 、…を検出する第２センサ１５２、…が周方向に等間
隔をあけてたとえば４個配置される。これらの第１およ
び第２センサ１５１・・・,１５２・・は、磁極を検出するも
のであればよく、たとえばホール素子やＭＲ素子が好適
に用いられる。

【００５３】第１センサ１５１・・および第２センサ１５
２・・は、合成樹脂等から成るベース部材１５３に埋設さ
れており、該ベース部材１５３は、車体フレーム２１に
おける支持パイプ１４の右端に螺合される蓋板３８R と
支持パイプ２４の右端との間に挟持される支持リング１
５４に、複数たとえば２つのねじ部材１５５、１５５で
締結される。

【００５４】図１０において、４つの第１センサ１５
１、…は、Ｎ極１４３N 、…およびＳ極１３S 、…が３
度ずつの角度を有するものであるのに対して、相互間に
６．７５度ずつの間隔をあけてベース部材１５３に埋設
されるものであり、このようなＮ極１４３N 、…および
Ｓ極１４３S 、…と、第１センサ１５１、…との配置に
よれば、固定の第１センサ１６１、…に対して第１磁性
リング１４１が図１０の矢印で示す方向に角偏位したと
きに、０．７５度毎に設定される第１ステージＳＴ１３
〜第８ステージＳＴ８までの各ステージＳＴＩ〜ＳＴ８
毎に、４つの第１センサ１５１、…による検出信号の組
み合わせパターンが異なることになる。

【００５５】ここで、４つの第１センサ１５１、…にそ
の配列順にＮＯ．１〜ＮＯ．４までの順番を付し、Ｎ極
１４３N の検出時にハイレベルの信号を第１センサ１５
１が出力するとすると、ＮＯ．１〜ＮＯ．４の第１セン
サ１５１、…は、各ステージＳＴ１〜ＳＴ８毎に図１１
で示すような信号を出力することになる。すなわちハイ
レベル信号を「１」、ローレベル信号を「０」としたと
きに、第１ステージＳＴ１では各第１センサ１５１、…
の出力信号の組み合わせが２進数で「ｌｌｌｌ」（１６
進数では０Ｆ）、第２ステージ゛ＳＴ２では各第１セン
サ１５１、…の出力信号の組み合わせが２進数で「１１
１０」（１６進数では０Ｅ) 、第３ステージＳＴ３では
各第１センサ１５１、…の出力信号の組み合わせが２進
数で「ｌｌ００」（１６進数では０Ｃ）、第４ステージ
ＳＴ４では各第１センサ１５１、…の出力信号の組み合
わせが２進数で「１０００」（１６進数では０８）、第
５ステージＳＴ５では各第１センサ１５１、…の出力信
号の組み合わせが２進数で「００００」（１６進数では
００）、第６ステージＳＴ６では各第１センサ１５１、
…の出力信号の組み合わせが２進数で「０００１」（１
６進数では０１）、第７ステージＳＴ７では各第１セン
サ１５１、…の出力信号の組み合わせが２進数で「００
１１」（１６進数では０３）、第８ステージＳＴ８では
各第１センサ１５１、…の出力信号の組み合わせが２進
数で「０１１１」（１６進数では０７）となる。

【００５６】４つの第２センサ１５２、…は、第１セン
サ１５１、…と、第１磁性リング１４１のＮ極１４３b
およびＳ極１４３s との相対位置と同一の相対位置関係
を第２磁性リング１４２のＮ極１４７N およびＳ極１４
７s との間に持つようにして、べース部材１５３に埋設
されており、固定の第２センサ１５２、…に対して第２
磁性リング１４２が第１ステージＳＴ１３〜第８ステー
ジＳＴ８まで角偏位する毎に、４つの第２センサ１５
２、…による検出信号の組み合わせパターンが、４つの
第１センサ１５１、…によるものと同様に異なることに
なる。

【００５７】したがって、第１および第２回転円板４
０、４８の回転位相差の最大値が第８ステージＳＴ８の
範囲 (８×０．７５度＝６度) 内であれば、クランクペ
ダル３７L 、３７R に人カトルクが加えられることによ
って生じる前記回転位相差に応じて第１および第２セン
サ１５１、…、１５２、…の検出信号の組み合わせパタ
ーンが変化することになり、制御ユニット１４０は両回
転円板４０、４８の回転位相差を判断することができ
る。

【００５８】このような第１センサ１５１、…および第
２センサ１５２、…の検出信号は制御ユニット１４０に
人力されるものであり、制御ユニット１４０は、第１お
よび第２センサ１５１、…、１５２、…の検出信号に応
じて、図１２で示す制御手順に従って電動モータ３４の
作動を制御する。

【００５９】図１２において、ステップＳ１では車速を
演算し、ステップＳ２では、車速が設定車速ＶＳ以上で
あるか否かを判定する。この判定車速ＶＳは、クランク
ペダル３７L 、３７R の踏み込み開始時で電動モータ付
き自転車が走行開始前のほぼ停車状態にあるか否かを判
定するために「０」に近い値、たとえば０．５〜ｌｋｍ
／ｈとして予め設定されるものであり、車速が設定車速
ＶＳ未満であると判定したとき、すなわちクランクペダ
ル３７L 、３７R の踏み込み開始時であると判定したと
きには、ステップＳ３に進む。

【００６０】ステップＳ３では４つの第１センサ１５
１、…の出力を読込み、次のステッブＳ４で４つの第１
センサ１５１、…の検出パターンを算出する。またステ
ップＳ５では、４つの第２センサ１５２、…の出力を読
込み、次のスデップＳ６で４つの第２センサ１５２、…
の検出パターンを算出する。さらにステップＳ７では、
第１および第２磁性リング１４１、１４２の位相差すな
わち第１および第２回転円板４０、４８の回転位相差を
第１センサ１５１、…および第２センサ１５２、…の検
出パターンの組み合わせによって算出する。

【００６１】ここで、トルク入力に応じた両回転円板４
０、４８の回転位相差発生に伴って、ＮＯ．１〜ＮＯ．
４の第１センサ１５１、…の出力信号と、ＮＯ．１〜Ｎ
Ｏ．４の第２センサ１５２、…の出力信号とが、図１３
で示すようなものとなっている場合を想定すると、検出
夕イミングＴ１では、第１センサ１５１、…の検出パタ
ーンが「０Ｅ」（１６進数）であるのに対し、第２セン
サ１５２、…の検出パターンは「０７」（１６進数）で
ある。したがって第１センサ１５１、…による検出パタ
ーンは第２ステージＳＴ２であることを示しているのに
対し、第２センサ１５２、…による検出パターンは第８
ステージＳＴ８であることを示していることになり、両
回転円板４０、４８の回転位相差は（２−８＝−６）で
あり、ステージ数が「８」であることに基づく補数処理
を行なうと、回転位相差は２ステージ（１．５度）分と
なる。また検出夕イミングＴ２では、第１センサ１５
１、…の検出パターンが「００」（１６１６進数）であ
るのに対し、第２センサ１５２、…・・の検出パターンは
「０８」（１６進数）である。したがって第１センサ１
５１、…による検出パターンは第４ステージＳＴ５であ
ることを示しているのに対し、第２センサ１５２、…に
よる検出パターンは第４ステージＳＴ４であることを示
していることになり、両回転円板４０、４８の回転位相
差は（５−４＝１）であり、回転位相差は１ステージ
(０．７５度) 分となる。

【００６２】このようにして、検出可能な最大トルクの
１／８〜２／８のトルクが人力されたときに、検出夕イ
ミングによって１あるいは２ステージ分の回転位相差が
第１センサ１５１、…および第２センサ１５２、…の検
出パターンの組み合わせによってステップＳ７でデジタ
ル値として得られることになり、ステップＳ８では、第
１および第２回転円板４０、４８間に設けられているコ
イルばね５７のばね定数を前記回転位相差に乗算するこ
とにより入力トルクを得ることができる。

【００６３】ステップＳ９では、ステップＳ８で得た入
力トルクに応じたモータ制御量を決定するが、電動モー
タの作動はデューティ制御されるものであり、ステップ
Ｓ９では電動モータ３４のデューテイ制御量を算出し、
ステップＳ１０で、その制御量を出力することになる。

【００６４】このようなステップＳ１〜Ｓ１０の手順
は、クランクペダル３７L 、３７R の踏み込み開始時に
おける入力トルクの検出、ならびに検出した入力トルク
に基づく電動モータ３４の作動制御を行なうためのもの
であり、電動モータ付き自転車が通常の走行状態となっ
たときには、ステップＳｌｌ〜Ｓ１７の手順に続いてス
テップＳ８〜Ｓ１０の手順を実行することになる。すな
わち、ステップＳ２において車速が設定車速ＶＳ以上と
なった判定したときには、ステップＳ２からステップＳ
１１に進み、このステップＳｌｌで、４つの第１センサ
５１、…においてＮＯ．１の第１センサ５１の出力がハ
イレベルとなったかどうかを判定し、ハイレべルとなっ
たときにステップＳ１２でタイマによる計時を開始す
る。

【００６５】ステップＳ１３では、４つの第２センサ５
２、…においてＮＯ．１の第２センサ５２の出力がハイ
レベルとなったかどうかを判定し、ハイレベルとなった
ときにステップＳ１４でタイマの計値時ｔを記憶する。
さらにステップＳ１５で、４つの第１センサ５１、…に
おいてＮ０．１の第１センサ５１の出力が再びハイレベ
ルとなったかどうかを判定し、再びハイレベルとなった
ときにステップＳ１６でタイマによる計時値Ｔを記憶す
るとともに、タイマをリセットする。

【００６６】このようなステップＳ１１〜Ｓ１６の手順
によると、Ｎ０．１の第１センサ５１の出力が図１４
(a) で示すようなものであり、ＮＯ．１の第２センサ５
２の出力が図１４(b) で示すようなものであるときに、
計時値ｔは、第１および第２センサ５１、５２の出力の
ずれ時間を表すものであり、計時値Ｔは、Ｎ０．１の第
１センサ５１の検出周期を表すものである。

【００６７】ステップＳ１７ではｔ／Ｔを算出するもの
であり、第１および第２磁性リング１４１、１４２の位
相差すなわち第１および第２回転円板４０、４８の位相
差をアナログ値であるｔ／ＴとしてステップＳ１７で得
ることができ、その後、ステップＳ８〜Ｓ１０を順次経
過することにより、電動モータ付き自転車の通常走行状
態での電動モータ３４の作動制御が実行されることにな
る。

【００６８】前記したステップＳ１１〜Ｓ１７の処理で
は、第１および第２磁性リング１４１、１４２の軸中心
が完全に一致している時に両リング間の位相差は精度良
く検出できるが、ペダルとスプロケットの同心度が悪
く、第１および第２磁性リング１４１、１４２の軸中心
にずれがあると、該位相差の検出精度は悪くなる。その
理由を以下に説明する。

【００６９】図１５(a) 〜(d) は、前記第１および第２
磁性リング１４１、１４２の軸中心１４１ｃ、１４２ｃ
が両リングの回転中心Ｃに対してずれている場合の４つ
の偏心回転軌跡を示す模式図である。両リングのａ方向
の回転に伴って、その状態は(a) →(d) →(c) →(b) と
変化する。図中の１５１ａ、１５２ａは、前記第１セン
サ１５１、…および第２センサ１５２、…の中の所定の
１個を示している。

【００７０】いま、第１および第２磁性リング１４１、
１４２の回転方向を矢印ａ方向であるとすると、該第１
および第２磁性リング１４１、１４２の軸中心１４１
ｃ、１４２ｃが同図(a) 、(c) のように、第１センサお
よび第２センサ１５１ａ、１５２ａに対して縦方向にず
れている状態、つまり両軸心が回転中心Ｃに対して上下
の位置関係にある状態では、第２磁性リング１４２の第
１磁性リング１４１に対する位相は、図(a) の場合に
は、センサ１５１ａが第１磁性リング１４１の１４１ｄ
の位置を検出し、センサ１５２ａは第２磁性リング１４
２の１４２ｄの位置を検出することになり、１４２ｄは
１４１ｄに対して、遅れた位置を検出していることにな
る。図(c) の場合は、この関係が逆転することになり、
両リングの位置検出は、それぞれ、遅角、進角の関係に
なる。また、同図(b) 、(d) のように、第１および第２
磁性リング１４１、１４２の軸中心が第１センサおよび
第２センサ１５１ａ、１５２ａに対して横方向にずれて
いる状態、つまり両回転中心１４１ｃ、１４２ｃと、回
転中心Ｃがセンサ１５１ａ、１５２ａと一直線上に並ぶ
状態では、両者の位相は同相になる。

【００７１】次に、上記のように、第１および第２磁性
リング１４１、１４２の軸中心にずれがある場合の前記
第１および第２センサ１５１ａ、１５２ａの検出信号の
タイムチャートを、図１６(a) 〜(c) に示す。いま、第
１センサ１５１ａが検出する第１磁性リング１４１の検
出信号が同図(a) のようであり、トルクが０での等速回
転における第２センサ１５２ａが検出する第２磁性リン
グ１４２の検出信号が同図(b) のようであったとする
と、トルクありの時の第２センサ１５２ａが検出する第
２磁性リング１４２の検出信号は同図(c) のようにな
る。

【００７２】この(c) 図において、第１および第２磁性
リング１４１、１４２の軸中心が完全に一致していると
か、軸中心のずれの形態が図１５の(b) または(d) の場
合には、トルクの等速回転では、両リングの位相ずれは
なく、その時のトルクに比例した両者の位相差はｔ1 と
検出されるのに対して、軸中心のずれの形態が図１５
(a) の場合にはトルク＝０での等速回転において第２磁
性リングは第１磁性リングに対して遅角しているので、
実際のペダルトルクにより発生する本来の位相差ｔ1 に
対して両者の位相差はｔ2 と短い値として検出され、ま
た軸中心のずれの形態が図１５(c) の場合にはその関係
が逆転している進角状態となるので両者の位相差はｔ3
とｔ1 に対して長い値と検出される。

【００７３】前記図１２のステップＳ１７では、下式に
より、トルク印加時の位相変動角度Ａが求められる。 トルク印加時の位相変動角度Ａ＝｛（ｔ1 −ｔ0 ）／
Ｔ｝×｛３６０°／（磁性リング磁極数／２）｝ しかしながら、本来のペダルトルクによる位相差ｔ1 は
前記のように、図１５(a) の場合には位相差ｔ2 とな
り、同図(c) の場合には位相差ｔ3 （ｔ3 ＞ｔ1＞ｔ2
）となってしまい、両リングの回転に伴って位相差は
ｔ2 →ｔ1 →ｔ3 →ｔ1 →ｔ2 …と変化するため正しい
トルク印加時の位相変動角度Ａは求まらなくなる。

【００７４】したがって、第１および第２磁性リング１
４１、１４２の軸中心にずれがある場合には、正しい位
相変動角度Ａを安定的に求めることができないので、正
しいペダル踏力を求めることができなくなる。

【００７５】そこで、本発明では、図１７に示されてい
るように、前記第１、第２センサ１５１ａ、１５２ａに
関し、第１および第２磁性リング１４１、１４２の回転
方向に約１８０°回転した位置に、第３、第４のセンサ
１５１ａ´、１５２ａ´を置いた。なお、図では第１〜
４のセンサ１５１ａ、１５２ａ、１５１ａ´、１５２ａ
´は第１および第２磁性リング１４１、１４２の外側に
置かれているが、内側に置いても良い。

【００７６】図１８(a) 〜(d) は、前記第１および第２
磁性リング１４１、１４２の軸中心１４１ｃ、１４２ｃ
が両リングの回転中心Ｃに対してずれている場合の４つ
の偏心回転軌跡を示す模式図を示し、両リングのａ方向
の回転に伴って、その状態は(a) →(d) →(c) →(b) と
変化する。図１９(a) 〜(d) は、図１８(a) の第１〜４
のセンサ１５１ａ、１５２ａ、１５１ａ´、１５２ａ´
の検出信号のタイムチャートを示す。

【００７７】図１８(a) の軸中心のずれの形態では、第
２磁性リング１４２の第１磁性リング１４１に対する位
相は遅角の関係になるので、第２のセンサ１５２ａは図
１９(c) に示されているように、位相差ｔ2 （＝ｔ1 −
Δｔ）を検出する。一方、第４のセンサ１５２ａ´は第
２のセンサ１５２ａを約１８０°回転した位置にあるの
で、該第４のセンサ１５２ａ´の位置では第２磁性リン
グ１４２の第１磁性リング１４１に対する位相関係は前
記の逆になり、進角の関係になる。このため、該第４の
センサ１５２ａ´は図１９(d) に示されているように、
位相差ｔ3 （＝ｔ1 ＋Δｔ）を検出する。

【００７８】そして、下記の式により、トルク印加時の
位相変動角度Ｂを求めることにした 。 トルク印加時の位相変動角度Ｂ ＝［｛（ｔ2 −ｔ0 ）／Ｔ｝＋｛（ｔ3 −ｔ0'）／Ｔ｝］／２ ×｛３６０°／（磁性リング磁極数／２）｝ …式 ＝［｛ｔ1 −（ｔ0 ＋ｔ0'）／２｝／Ｔ］×｛３６０°／（磁性リング磁極数 ／２）｝ 上式でトルク印加時の位相変動角度Ｂを求めると、遅角
および進角の位相差は互いにキャンセルされ、安定的に
正しい位相変動角度Ｂを求めることができるようにな
る。この結果、正しいペダル踏力を求めることができる
ようになる。

【００７９】図２０は、本発明による電動モータ３４の
作動の制御手順を示す。なお、図１２と共通の処理は図
示および説明を省略する。ステップＳ２１では、初期ず
れ量が検出されているか否かが判断される。この判断が
肯定の時にはステップＳ１に進み、否定の時にはステッ
プＳ２２に進む。ステップＳ２２では、初期ずれ量ｔ0
及びｔ0'が検出される。ｔ0 はセンサ１５１ａ、１５２
ａ間のずれであり、ｔ0'はセンサ１５１ａ' 、１５２
ａ' 間のずれとなる。

【００８０】ステップＳ２３ではメモリスイッチがオン
になっているか否かが判断され、この判断が肯定の時に
はステップＳ２４に進んで初期ずれ量ｔ0 およびｔ0'が
メモリに記憶される。このように、一度初期ずれ量ｔ0
、ｔ0'がメモリに記憶されると、次のスタートから
は、ステップＳ２１の判断は常に肯定になる。なお、前
記ステップＳ２２〜Ｓ２４は一般的にはメーカの工場で
出荷前に行われる。

【００８１】ステップＳ１で車速演算がなされ、ステッ
プＳ２で車速≧ＶＳが成立するか否かの判断がなされ、
この判断が否定になると、図１２のステップＳ３に進
み、前記と同じ動作が行われる。一方、この判断が肯定
になると、ステップＳ２５に進んで、図１７または図１
８のセンサ１５１ａと１５２ａとで、位相差ｔ2 が検出
される。次いで、ステップＳ２６で、センサ１５１ａと
１５２ａとは約１８０°離れた位置にあるセンサ１５１
ａ´と１５２ａ´とにより、位相差ｔ3 が検出される。
ステップＳ２７では、センサ１５１ａまたは１５１ａ´
で、周期Ｔが検出される。そして、ステップＳ２８に進
み、前記式で、位相変動角度Ｂが求められる。その
後、ステップＳ８〜Ｓ１０を順次経過することにより、
電動モータ付き自転車の通常走行状態での電動モータ３
４の作動制御が実行されることになる。

【００８２】支持リング１５４には、保護カバ−１５８
が複数のねじ部材１５９、…で締結されており、第１お
よび第２磁性リング１４１、１４２と、第１および第２
センサ１５１、１５２が埋設されたベース部材１５３と
は、第１および第２回転円板４０、４８とは反対側から
保護カバ−１５８で覆われる。しかも固定状態に在る保
護カバ−１５８の周縁部と、ぺダル軸３６の軸線まわり
に回転する第２磁性リング１４２の第２ハウジング１４
８との間には、ラビリンス構造１６０が構成されてい
る。したがって水や泥等による第１および第２センサ１
５１、…、１５２、…および両磁性リング１４１、１４
２の汚損が極力防止されることになる。

【００８３】次にこの第１実施例の作用について説明す
ると、電動モータ付き自転車を走行させるべく乗員がク
ランクペダル３７L 、３７R を踏むのに応じて、クラン
クペダル３７L 、３７R の踏力が第１ワンウェイクラッ
チ４１、第１回転円板４０、各コイルばね５７、…およ
び第２回転円板４８を介してペダルスプロケット６１に
伝達され、さらにチェーン６４および被動スプロケット
６３を介して後輪ＷRに動力が伝達されることになる。

【００８４】このときのクランクペダル３７L 、３７R
による踏力に応じて第１回転円板４０と、第２回転円板
４８との間にはコイルばね５７、…を圧縮しつつ回転位
相差が生じることになり、第１回転円板４０とともに回
転する第１磁性リング１４１におけるＮ極１４３N およ
びＳ極１４３s を検出する複数の第１センサ１５１、…
の検出信号と、第２回転円板４８とともに回転する第２
磁性リング１４２におけるＮ極１４７N 、およびＳ極１
４７s を検出する複数の第２センサ１５２、…の検出信
号との組み合わせに応じて制御ユニット１４０が入力ト
ルクを演算し、その人力トルクに応じたアシスト動力を
電動モータ３４で発揮させるように制御ユニット１４０
が電動モータ３４を制御することにより、アシストスプ
ロケット６２の回転補助動力が制御され、乗員の負荷を
軽減することができる。

【００８５】しかもクランクペダル３７L 、３７R の操
作初期にあって後輪ＷR が回転していない状態でも、第
１回転円板４０は第２回転円板４８に対して回転位相差
を生じることになり、したがって第１磁性リング１４１
も第２磁性リング１４２に対して回転位相差を生じるの
で、第１センサ１５１、…および第２センサ１５２、…
の検出信号の組み合わせパターンがクランクペダル３７
L 、３７R の操作前に比べて変化することになり、車両
の停止状態での入力操作開始初期に直ちに入力トルクを
検出して電動モータ３４による補助動力を後輪WRに付与
することができる。

【００８６】またクランクペダル３７L 、３７R の操作
初期にあって後輪ＷR が回転していない状態では、デジ
タル値として得た回転位相差に基づいて入力トルクを演
算するのであるが、電動モータ付き自転車が通常の走行
状態に入ったときには、アナログ値として得た回転位相
差に基づいて入力トルクをリニアに演算することがで
き、そのリニアな入力トルクに応じた補助動力を電動モ
ータ３４に発揮させるようにして入力トルクにリニアに
対応した補助動力を得ることができるものであり、クラ
ンクペダル３７L 、３７R の操作初期から通常走行状態
までの全ての領域で入力トルクを確実に検出し、電動モ
ータ３４による補助動力を後輪ＷR に付与することが可
能となる。

【００８７】また右側のクランクベダル３７R に第１ワ
ンウエイクラッチ４１を介して第１回転円板４０が連結
され、第１回転円板４８との間にコイルばね５７、…が
設けられる第２回転円板４８が、第１回転円板４０に隣
接した位置で同一軸線まわりに回転することを可能とし
て配置され、第１および第２磁性リング１４１、１４２
が第１および第２回転円板４０、４８の軸方向一側に配
置されているので、第１および第２回転円板４０、４８
の一側に第１および第２センサ１５１、…、１５２、…
を配置するスペースを確保するようにし、両センサ１５
１、…、１５２、…を配置するために余分なスペースを
確保することが不要となるだけでなく、第１および第２
磁性リング１４１、１４２ならびに第１および第２セン
サ１５１、…、１５２、…の取付けを両回転円板４０、
４８の一側に纏めるようにして取付け作業を容易とする
ことができる。

【００８８】さらに第１および第２磁性リング１４１、
１４２は第１および第２回転円板４０、４８にそれぞれ
弾性係合されるものであり、第１および第２磁性リング
１４１、１４２のメンテナンスおよび取付け作業が容易
である。

【００８９】しかも第１磁性リング１４１はリング状の
第１ハウジング１４４の内周に複数のＮ極１４３N 、…
およびＳ極１４３S 、…がそれぞれ設けられて成るもの
であり、第２磁性リング１４２はリング状の第２ハウジ
ング１４８の内周に複数のＮ極１４７N 、…およびＳ極
１４７S 、…がそれぞれ設けられて成るものであり、第
１および第２センサ１５１、…、１５２、…が共通のベ
ース部材１５３に埋設されるようにして各磁性リング１
４１、１４２の内方側に配置されるので、円筒状である
第１および第２磁性リング１４１、１４２の内方に両セ
ンサ１５１、…、１５２、…が配置されるようにしてよ
り一層の省スペース化を図ることが可能となり、さらに
両センサ１５１、…、１５２、…を第１および第２ハウ
ジング１４４、１４８で覆って保護することができる。

【００９０】さらにアシストスプロケット６２へのチェ
ーン６４の巻掛け角度αは、１２０度以上の大きな角度
たとえば１６０度に設定されるので、アシストスプロケ
ット６１からチェーン６４が浮き上がることを防止しつ
つ、アシストスプロケット６２からのアシスト動力を有
効かつ確実にチェーン６４に伝達することができる。

【００９１】しかも両リヤフォーク２８L 、２８R の上
方に位置するようにしてアシストスプロケット６２が配
置されており、ペダルスプロケット６１および被動スプ
ロケット６３の中心を結ぶ線よりも上方にアシストスプ
ロケット６２が配置され、前記線よりも下方でアシスト
スプロケット６２の中心を結ぶ線よりも下方においてア
シストスプロケット６２の近傍にテンショナ６５のスプ
ロケット６６が配置されるので、ペダル軸３６と後輪Ｗ
R との間の限られたスペースにパワーユニット３５を効
果的に配置すると共に、テンショナ６５を極力上方に配
置することを可能としてロードクリアランスの減小を招
くことなくパワーユニット３５を車体フレーム２１に搭
載することが可能となる。

【００９２】またぺダルスプロケット６１および被動ス
プロケット６３間でのチェーン６４の緩み側である下方
チェーンラインにアシストスプロケット６２が噛合され
ることにより、パワーユニット３５を車体フレーム２１
の比較的低い位置に搭載することが可能となり、車体フ
レーム２１の重心位置を比較的低くして走行安定性の向
上に寄与することができる。それに加えて、パワーユニ
ット３５の下部が両リヤフオーク２８L 、２８R 間に配
置されており、テンショナ６５がパワーユニット３５の
下部に配設されるので、ぺダルスプロケット６１および
被動スプロケット６３間でのチェーン６４の張り側であ
る上方チェーンラインと両リヤフォーク２８L 、２８R
間にアシストスプロケット６２を配置することが可能と
なり、電動モータ付きの自転車の軽快な外観を損なうこ
となく、パワーユニット３４をペダル軸３６および後輪
ＷR 間の限られたスペースにコンパクトに配置すること
ができる。

【００９３】制御ユニット１４０は、チェーン６４およ
び減速ギヤ列７７間に配置されており、かかる構成によ
れは、減速ギヤ列およびチェーン６４間に必然的に生じ
るスぺースを有効に利用して制御ユニット１４０をパワ
ーユニット３５に組付けることが可能であり、パワーユ
ニット３５のケーシング７０におけるカバ−７３に、チ
ェーン６４のアシストスプロケット６２への巻掛け部分
を外側方から覆うガイド突部１３９が一体に突設される
ことにより、アシストスプロケット６２への巻掛け部分
でのチェーン６４の暴れをガイド突部１３９で有効に防
止することが可能であり、アシストスプロケット６２か
らのアシスト動力のチェーン６４への伝達をより一層有
効にすることができる。

【００９４】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の
範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計
変更を行なうことが可能である。

【００９５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１記載の発明によれば、第１および第２の磁性リングに
関してほぼ１８０°異なる位置に磁気センサを追加する
だけで、第１および第２の磁性リングに軸ずれがあって
も、正しい位相差およびペダル踏力を検出できるように
なる。また、簡単かつ安価な手段で実現することができ
るようになる。

【００９６】また、請求項２、３の発明によれば、該第
１、第２の磁性リングに関してほぼ１８０°異なる二つ
の位置で検出した位相差を平均してペダル踏力を求める
ようにしているので、第１および第２の磁性リングに軸
ずれがあっても、正しい位相差を求めることができるよ
うになり、また正しいペダル踏力を検出できるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の電動モータ付き自転車の側面図で
ある。

【図２】図１の要部拡大図である。

【図３】図２の３−３線断面図である。

【図４】図３の要部拡大図である。

【図５】図４の５−５線断面図である。

【図６】図４の６−６線断面図である。

【図７】図２の７−７線拡大断面図である。

【図８】図４の８−８線断面図である。

【図９】図４の９−９線断面図である。

【図１０】第１センサと第１磁性リングの磁極との相対
配置を示す図である。

【図１１】第１磁性リングとの周方向相対位置変化に伴
なう第１センサの検出パターンを説明するための図であ
る。

【図１２】制御ユニットにおける電動モータの制御手順
を示すフローチャートである。

【図１３】第１および第２磁性リングの相対回転に伴な
う第１および第２センサの検出パタ一ンを説明するため
の図である。

【図１４】通常走行状態での位相差検出を説明するため
の図である。

【図１５】第１および第２磁性リングの同心度がずれて
いる時の典型的な態様を示す図である。

【図１６】図１５の走行状態での位相差検出を説明する
ための図である。

【図１７】第１および第２磁性リングと第１〜第４セン
サの位置関係を示す斜視図である。

【図１８】第１および第２磁性リングの同心度がずれて
いる時の本発明のセンサの位置関係を示す図である。

【図１９】図１８の走行状態での位相差検出を説明する
ための図である。

【図２０】制御ユニットにおける電動モータの制御手順
を示すフローチャートである。

【符号の説明】

２１、１６１…車体フレーム ３４…補助動力源としての電動モータ ３５、１６５…パワーユニット ３６…ペダル軸 ６１…ぺダルスプロケット ６２…アシストスプロケット ６３…被動スプロケット ６４…チェーン ７０…ケーシング １３９…ガイド突部 １４１…第１の磁性リング １４２…第１の磁性リング １５１ａ…第１のセンサ １５１ａ´…第３のセンサ １５２ａ…第２のセンサ １５２ａ´…第４のセンサ １６３…補助動力源としてのエンジン ＷR …後輪

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ペダルに加えられた踏力を、弾性部材を
   介してスプロケットに伝達するようにした自転車のペダ
   ル踏力検出装置において、 前記ペダル側の部材とスプロケット側の部材にそれぞれ
   固定されて回転する回転体であって、回転方向に磁性体
   が所定の間隔で配された第１、第２の磁性リングと、 該第１、第２の磁性リングと対向する位置に固定的に配
   置された第１、第２の磁気検知センサと、 前記第１、第２の磁性リングに関して、該第１、第２の
   磁気検知センサとほぼ１８０°異なる位置に固定的に配
   置された第３、第４の磁気検知センサとを具備し、 前記第１、第２の磁気検知センサと、第３、第４の磁気
   検知センサとで得られた位相差に基づいてペダル踏力を
   検出するようにしたことを特徴とする自転車のペダル踏
   力検出装置。
2. 【請求項２】 ペダルに加えられた踏力を、弾性部材を
   介してスプロケットに伝達するようにした自転車のペダ
   ル踏力検出方法において、 前記ペダル側の部材とスプロケット側の部材にそれぞれ
   固定されて回転する回転体であって、回転方向に磁性体
   が所定の間隔で配された第１、第２の磁性リングの位相
   差を、該第１、第２の磁性リングに関してほぼ１８０°
   異なる二つの位置で検出し、両者の平均の位相差を用い
   てペダル踏力を求めるようにしたことを特徴とする自転
   車のペダル踏力検出方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の自転車のペダル踏力検
   出方法において、 前記位相差の平均は、加算平均であることを特徴とする
   自転車のペダル踏力検出方法。