JPH11291970A - 電動補助動力装置付自転車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、電池の消耗を抑制して一回の充電
での走行距離を長くできるようにした電動補助動力装置
付自転車を提供することにある。 【解決手段】 車体に設けられ電池１５から電力の供給
を受ける電動機４０、ペダルに踏力を検出する回転力検
出器１００（回転力検出手段）、前記電池１５の残量を
検出する電池残量検出手段２５１を有し、この電池残量
検出手段２５１で検知された前記電池１５の残量の低下
に応じて踏力のしきい値を大きな値に決定するしきい値
決定手段２６２を設け、走行中に電池の残量が低下した
とき前記きしきい値を大きな値とすることにより補助す
る動力を少なくし電池の消耗を抑制する電動補助動力装
置付自転車。

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、ペダルの踏力に
応じて電動機の回転力つまり動力を補助して楽な走行が
できるようにした電動補助動力装置付自転車に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、ペダルの踏力に応じて電動機の回
転力つまり動力を補助して楽な走行ができるようにした
電動補助動力装置付自転車が開発され使用されている。
そして、この種の電動補助動力装置付自転車は、クラン
ク軸の両端に設けられたクランクのペダルの踏力を、前
記クランク軸の回転力と、このクランク軸の回転力およ
び減速機構を介して電動機の動力つまり回転力が伝達さ
れる中空軸の回転力との差を機械的な変化量に変換し、
この変化量を踏力を検出するトルクセンサー等からなる
回転力検出手段に伝達して前記ペダルの踏力に応じた検
出値を出力し、この検出値に基づいて補助する回転力を
算出し、また、車速検出器により車速値を検出し、この
車速値と前記回転力に基づいて電動機の駆動力を決定
し、そして、制御手段によって前記駆動力を出力させる
ように電動機を制御し、走行中に踏み込まれるペダルの
踏力に応じた回転力を補助して楽な走行ができるように
なっているものである。

【０００３】また、前記回転力検出手段の出力値は、ノ
イズ等による誤動作を防止するため予め設定された一定
のしきい値が設けられ、このしきい値以下の出力値はノ
イズとして切り捨てるようになっている。

【０００４】そして、前記電動機への電力の供給はバッ
テリー（以下電池という）によってなされるものであ
り、また、使い勝手の面からは充電作業はできるだけ少
なくすることが望まれる。つまり電池の一回の充電によ
る走行可能な距離をできるだけ長くすることが望まれ、
このためには走行中の電動機の駆動電流を小さくする必
要がある。しかし、この走行中に電動機の駆動電流を小
さくすると補助する回転力（以下補助力という）が小さ
いくなってしまう。この補助力が小さくなる、つまり踏
力に対する補助力の比率を小さくすることは、走行中の
運転者のペダルの踏力を大きくしなければならなず、結
果として運転者は踏み込むペダルが重いと感じることに
なりこの状態で運転をしなければならない。

【０００５】ところでこの重いと感じることは、人つま
り運転者の感覚では一般的に踏力が小さいときつまり平
坦面を略一定の車速で走行している時は踏力に対する補
助力の比率が小さくとも比較的ペダルを踏み込むことに
重さを感じないが、登り坂を走行するとき等のように大
きいな踏力を要している時は、前記踏力の小さい時と同
じ比率の補助力では重く感じるものである。

【０００６】このようなことから、踏力が小さく補助力
の比率が小さくとも比較的踏み込むペダルの重さを感じ
ない走行時に、前記しきい値を大きくして電動機の駆動
電流を小さくするつまり補助する比率を小さくすること
により電池の消費を抑制することが考えられる。

【０００７】しかし、この方法では電池の消費は抑制で
きるが、この場合はしきい値を大きくしない状態に比べ
て大きな踏力を必要とすることから運転者はある程度重
いと感じながら運転することになり、この状態が走行中
常に維持されるため運転者にとって必ずしも満足できる
ものではない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の電
動補助動力装置付自転車は、電池の一回の充電における
走行距離を長くするという構成となっていないことか
ら、充電の回数が多くなるという問題があり、また、走
行中の電動機の駆動電流を小さくするために上記したよ
うに、踏力が小さいく補助力の比率が小さくとも比較的
ペダルの踏み込みに重さを感じない走行時に、前記しき
い値を大きくして電動機の駆動電流を小さくし電池の消
耗を抑制することにより電池の一回の充電における走行
距離を長くする方法も考えられるが、この方法では電池
の消費を抑制して走行距離を長くできるものの運転者に
はある程度重いと感じること強いることになり、この重
いという状態で運転し続けなければならず必ずしも満足
できるものではないという問題がある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は上記事情に鑑
みるとともに、運転面および電池の消耗の抑制面から
は、電池の消耗の抑制は電池の残量が少なくなったとき
になすことにより効果的であるという観点からなされた
ものであり、請求項１記載の発明は、前輪および後輪が
設けられた車体と、筐体、この筐体に配設された電動
機、複数の歯車からなり前記電動機の回転力を伝達する
減速機構、この減速機構の最終段の歯車と噛合する駆動
歯車、前記車体のハンガラグに回転自在に設けられ一端
を前記駆動歯車に取り付けられ他端にスプロケットが設
けられた中空軸、この中空軸を貫通し両端にペダルを有
するクランクが取り付けられるとともに一方向性クラッ
チを介し前記駆動歯車に踏力を伝達するクランク軸から
なる電動補助動力装置と、前記電動機に電力を供給する
電池と、前記クランク軸に加わる踏力を検出する回転力
検出手段とを備え、前記回転力検出手段の検出値がしき
い値を超えたとき前記検出値の大きさに応じて前記電動
機の出力を決定しこの決定された出力値に基づいて動力
を補助する電動補助動力装置付自転車において、前記電
池の残量を検出する電池残量検出手段を設けるととも
に、前記電池残量検出手段で検出された前記電池の残量
の低下に応じて前記しきい値を大きな値に決定するしき
い値決定手段を設け、電池の残量が低下したとき前記し
きい値を大きな値とすることにより補助する動力を少な
くし、電池の消耗を抑制することとした電動補助動力装
置付自転車としたものである。

【００１０】このように請求項１記載の発明は、回転力
検出手段の検出値がしきい値を超えたとき前記検出値の
大きさに応じて前記電動機の出力を決定し、この決定さ
れた出力値に基づいて動力を補助する電動補助動力装置
付自転車において、電動機に電力を供給する電池の残量
を検出する電池残量検出手段を設けるとともに、前記電
池残量検出手段で検出された前記電池の残量の低下に応
じて前記しきい値を大きな値の決定するしきい値決定手
段を設けたことから、走行中に電池の残量が低下した際
に補助する動力を少なくし電動機の駆動電流を小さくで
きるとともに、電池の残量が低下するまでは踏力に対す
る補助力を所定の大きさつまり重く感じない大きさの補
助力を補助できるという作用を有するものである。した
がって、電池の消費を抑制して一回の充電における走行
距離を長くできるとともに、運転者は電池の残量が低下
するまでは重さを感じることなく運転できるものであ
る。

【００１１】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の発明において、前記電池残量検出手段で検出された
電池の残量を不連続に順次切り替えて表示させる表示手
段を設けるとともに、前記しきい値決定手段によるしき
い値の決定を前記表示手段の表示の切り替えに連動させ
て決定するようにした電動補助動力装置付自転車とした
ものである。

【００１２】このように請求項２記載の発明は、請求項
１記載の発明において、電池残量検出手段で検出された
電池の残量を不連続に順次切り替えて表示させる表示手
段を設けるとともに、しきい値決定手段によるしきい値
の決定を前記表示手段の表示の切り替えに連動させて決
定するようにしたことから、請求項１記載の発明の作用
に加えて、電池の残量に応じて段階的にしきい値を大き
くして電動機の駆動電流を小さくし踏力に対する補助力
の比率を小さくして補助力を小さくし電池の消耗を抑制
して走行距離を長くするとともに、運転者は表示手段の
表示により電池の残量状態を知ることができるという作
用を有するものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態を
図１ないし図７に基づいて説明する。図１に示すよう
に、電動補助動力装置付自転車（以下単に自転車とい
う）Ａは、車体Ｂとこの車体Ｂに取り付けられた電動補
助動力装置（以下単に動力装置という）Ｃとから構成さ
れている。そして、前記車体Ｂは一般用自転車つまり一
般に市販されている汎用自転車からなるもので、ハンガ
ラグ１に一端側を固定された立パイプ２および下パイプ
３と、この下パイプ３の他端側に固定されたヘッドパイ
プ４に一端側を固定され他端側を前記立パイプ２の下方
部に固定された上パイプ５とからなるフレーム６、前記
ハンガラグ１に一端側を固定されたチェーンステー７、
前記ヘッドパイプ４に取り付けられた前ホーク８、この
前ホーク８の上端に取り付けられたハンドル９、前記前
ホーク８の下端部に取り付けられた前輪１０、前記立パ
イプ２の上部に一端側を固定され他端側を前記チェーン
ステー７の他端側と図示しない後つめを介して固定され
たバックホーク１１、前記チェーンステー７の他端側に
取り付けられた後輪１２、前記立パイプ２の上方に取り
付けられたサドル１３、前記後輪１２の上部に設けた荷
受台１４等から構成されている。なお、前記前輪１０お
よび後輪１２の一部はそれぞれカバー１０ａおよび１２
ａによって覆われている。

【００１４】また、図２に示すように前記ハンガラグ１
には回動自在に後述する中空軸７０およびこの中空軸７
０を貫通したクランク軸８０が設けられ、このクランク
軸８０の両端部にはそれぞれペダル８１ａと８２ａが設
けられた左クランク８１と右クランク８２が取り付けら
れている。また、前記荷受台１４にはバッテリーケース
１５ａが取り付けられており、このバッテリーケース１
５ａ内には電池であるバッテリー１５が挿脱可能に収納
されている。

【００１５】また、前記立パイプ２にはコントロールボ
ックス１６が取り付けられており、このコントロールボ
ックス１６の内部には、後述する回転力算出手段２６
１、しきい値決定手段２６２、出力決定手段２６３、駆
動力決定手段２６４、駆動回路２６５およびマイクロコ
ンピューター等からなる制御手段２６６を含む制御装置
２６０が収納されいる。前記バッテリー１５と制御装置
２６０とはリード線１７ａで接続され、また、制御装置
２６０と後述する電動機４０とはリード線１７ｂによっ
て接続されている。

【００１６】また、走行時の回転力を伝達するスプロケ
ット１８と後輪１２の図示しないスプロケットにはチェ
ーン１９が架けられている。また、前記コントロールボ
ックス１６には図示しない駆動スイッチが設けられてい
る。

【００１７】つぎに、前記動力装置Ｃの構成について説
明する。

【００１８】この動力装置Ｃは図２および図３に示すよ
うに、筐体としてのケース３０に取着された電動機４
０、前記ケース３０内に配設され前記電動機４０の回転
力を伝達する減速機構５０、この減速機構５０の最終段
の歯車と噛合する駆動歯車５６、一端側を前記駆動歯車
５６に取り付けられる中空軸７０、この中空軸７０を貫
通して設けらたクランク軸８０、このクランク軸８０の
一端側に取り付けられる歯車９０等から構成されてい
る。

【００１９】そして、前記ケース３０は、ケース本体３
１とケース蓋３２とから構成され、ケース本体３１には
電動機４０を取り付ける取付部３１ａ、第一の軸受取付
部３１ｂ、中央部に貫通孔３１ｃを有した第二の軸受取
付部３１ｄがそれぞれ形成されており、また、ケース蓋
３２には前記第一の軸受取付部３１ｂ、貫通孔３１ｃに
それぞれ対応した軸受取付部３２ａ、貫通孔３２ｂが形
成されている。そして、ケース本体３１とケース蓋３２
とは減速機構５０等を収納した状態で複数の取付ねじ３
３によって一体的に結合されるようになっている。

【００２０】また、前記ケース本体３１には第二の軸受
取付部３１ｄの側方に位置して後述する回転力検出手段
としてのトルクセンサーからなる回転力検出器１００を
収納する収納部３５が設けられ、この収納部３５は蓋ケ
ース３２側を開口部３５ａとした有底凹状に形成されて
おり、この収納部３５の前記開口部３５ａには軸受３６
が取り付けられている。また、この軸受３６はその軸心
を、前記第二の軸受取付部３１ｄに後述するボールベア
リング７７を介して取り付けられる中空軸７０およびこ
の中空軸７０の貫通孔７１に設けられるクランク軸８０
の軸心と平行にして前記開口部３５ａに取り付けられて
いるものである。

【００２１】つぎに、前記減速機構５０は、前記電動機
４０の出力軸４１の先端部に取り付けられた歯車４２と
噛合する径大な歯車５１、この歯車５１と同軸に設けら
れた径小な歯車５２、固定軸５３ｃに回転自在に取り付
けられ前記歯車５２と噛合する径大な歯車５３ａとこの
歯車５３ａと一体の傘歯車５３ｂとからなる歯車５３、
傘歯車５３ｂと噛合する傘歯車５４と、この傘歯車５４
の軸と同じ軸５４ａに取り付けられた最終段の歯車５５
とから構成されており、この歯車５５には前記駆動歯車
５６が噛合している。

【００２２】そして、前記傘歯車５４と歯車５５とが取
り付けられている軸５４ａの両端にはボールベアリング
からなる軸受５４ｃ、５４ｄが取り付けられ、これら軸
受５４ｃ、５４ｄは前記ケース本体３１およびケース蓋
３２にそれぞれ設けた第一の軸受取付部３１ｂ、３２ａ
に取り付けられている。また、前記歯車５５は前記軸５
４ａに一方向性クラッチ５４ｂを介して取り付けられて
いる。

【００２３】この一方向性クラッチ５４ｂは前記電動機
４０の回転力を自転車が正規に走行するつまり前進方向
に走行するように前記駆動歯車５６に伝達するように前
記歯車５５を回転させるが、逆方向には空転するように
機能するものである。つまり一方向性クラッチ５４ｂは
後述する人力走行の際にペダル８１ａ、８２ａが取り付
けられているクランク８１、８２が走行方向に回転した
ときは空転するように機能するものである。

【００２４】そして、前記駆動歯車５６の中央部には軸
孔５６ａが形成されており、この軸孔５６ａには軸方向
に沿った凹凸条５６ｃが形成されている。また、駆動歯
車５６の前記ケース蓋３２側の側面には、図３に示すよ
うに軸孔５６ａと同心状に配置された複数（実施例では
３個設けられており、図３では２個のみ図示）の後述す
る駆動スプリング６０の一端側を規制するＬ字状の規制
部材５８が形成されている。

【００２５】つぎに、前記駆動歯車５６に形成された軸
孔５６ａに嵌合して取り付けられ、減速機構５０を介し
て伝達される前記電動機４０の動力をスプロケット１８
に伝達する中空軸７０について説明する。

【００２６】この中空軸７０は内部に貫通孔７１を有す
るとともに一端側に前記軸孔５６ａに形成された凹凸条
５６ｃと係合する凹凸条７２が形成され、前記軸孔５６
ａに嵌合した状態では両凹凸条５６ｃ、７２の係合によ
って周方向に回り止めされて駆動歯車５６と一体に回転
するようになっている。また、他端側の端部外周には凹
凸条７３が形成されており、この凹凸条７３はスプロケ
ット１８が取り付けられる取付部材１８ａに形成された
凹凸条１８ｂに整合するように形成されている。

【００２７】また、この中空軸７０は前記一端側に形成
した凹凸条７２が形成された近傍を前記ボールベアリン
グ７７の内輪に圧入して取り付けられており、このボー
ルベアリング７７の外輪を前記ケース本体３１に設けた
前記第二の軸受取付部３１ｄに圧入することによって、
前記中空軸７０はケース本体３１に取り付けられるよう
になっている。

【００２８】なお、前記中空軸７０はハンガラグ１に両
端側に嵌合して取り付けられた取付部材１６１および１
６２に、ニードルベアリング１６１ａおよび１６２ａを
介して回転自在に取り付けられるようになっている。

【００２９】つぎに、前記中空軸７０の貫通孔７１に貫
通して取り付けられるクランク軸８０について説明す
る。

【００３０】このクランク軸８０の一端側には外周を角
柱状に形成した嵌合部８３ａとこの嵌合部８３ａに突設
したねじ部８３ｂとからなる取付部８３が、また、他端
側には同様に外周を角柱状に形成した嵌合部８４ａとこ
の嵌合部８４ａに突設したねじ部８４ｂとからなる取付
部８４がそれぞれ形成されている。なお、前記取付部８
３および８４は前記した一般用自転車の左クランク８１
および右クランク８２の嵌合部８１ｂ、８２ｂに整合す
る形状および寸法に形成されている。

【００３１】また、前記クランク軸８０には、前記中空
軸７０に取り付けられた駆動歯車５６に接近した部位に
一方向性クラッチ８５が取り付けられ、この一方向性ク
ラッチ８５を介してクランク軸８０には、その外周に前
記駆動歯車５６と同数の歯を有する前記歯車９０が取り
付けられている。前記一方向性クラッチ８５はクランク
軸８０が後述する人力走行の際にペダル８１ａ、８２ａ
が取り付けられたクランク８１、８２を介して走行方向
に回転する場合は前記歯車９０を回転させ、これとは逆
方向にクランク軸８０が回転したときは空転させるよう
に機能するものである。

【００３２】また、前記歯車９０には前記駆動歯車５６
の側面との間に空間を形成するように環状凹部９１が形
成されている。

【００３３】そして、この環状凹部９１の駆動歯車５６
側の面には、図３に示すように前記駆動スプリング６０
の他端側に当接して圧縮する圧縮部９２が形成されてい
る。そして、前記Ｌ字状の規制部材５８と前記圧縮部９
２との間に前記駆動スプリング６０が収納されている。

【００３４】そして、この駆動スプリング６０の付勢力
の大きさは、人力走行の際に前記クランク軸８０、一方
向性クラッチ８５を介して歯車９０に加えられる踏力に
基づく回転力が所定値を超えると圧縮し始める大きさに
設定されている。すなわち、走行中に後輪１２に大きな
負荷が加わりこれに抗して踏み込むペダル８１ａ、８２
ａによる回転力つまり踏力がクランク８１、８２を介し
て前記クランク軸８０に加えられることにより、一方向
性クラッチ８５を介してクランク軸８０と共に回転する
歯車９０が駆動スプリング６０を徐々に圧縮して駆動歯
車５６より先行して回転し相対的に移動する大きさに設
定されているものである。

【００３５】つまり、人力走行の際には、前記クランク
軸８０の回転に伴って一方向性クラッチ８５とともに回
転する歯車９０の回転力が所定値を超えると駆動歯車５
６と相対移動が生じる大きさに設定されているものであ
り、このことによって、歯車９０は駆動歯車５６と相対
移動しつつ同期して回転するようになっている。また、
歯車９０に加わる回転力が除かれると歯車９０は駆動ス
プリング６０の付勢力によって初期状態に戻される。

【００３６】したがって、前記クランク軸８０に加わる
回転力が所定値を超えない場合は、歯車９０はほとんど
圧縮されない状態に維持つまり相対移動が生じない状態
で駆動スプリング６０を介して駆動歯車５６と同期して
回転することになる。

【００３７】つぎに、前記ペダル８１ａ、８２ａの踏力
を機械的な変化量に変換する変換手段２００について説
明する。

【００３８】この変換手段２００は、前記駆動歯車５６
に噛合する第一の従動歯車２１０、前記歯車９０と噛合
する第二の従動歯車２２０、これら第一の従動歯車２１
０および第二の従動歯車２２０に設けられ、踏力の大き
さに応じ前記第二の従動歯車２２０が第一の従動歯車２
１０に対して先行しあるいは復帰することによって相対
的に移動するにつれて第一の従動歯車２１０と第二の従
動歯車２２０とを接近・離反させる傾斜面２１５ａおよ
び２２５ａが形勢された突起２１５および２２５から構
成されている。

【００３９】そして、第一の従動歯車２１０は、歯車部
２１１とこの歯車部２１１の中心に設けられた回動軸２
１２からなり、この回動軸２１２を前記ケース本体３１
に取り付けた軸受３６に軸方向に摺動しつつ回転可能に
軸支され取り付けられている。

【００４０】また、前記回動軸２１２にはこの回動軸２
１２の軸方向に沿ったガイド孔２１３が設けられてお
り、また、前記歯車部２１１の蓋ケース３２側の面には
ガイド孔２１３の軸心を中心として同心状に配置された
複数（実施例では３個設けてあり、図２では１個のみ図
示）の前記突起部２１５が形成されており、この突起部
２１５には図４に示すように後に詳述する歯車９０が走
行時に回転する方向に回転した際にこの歯車９０に噛合
して第二の従動歯車２２０が図４の矢印の方向に回転す
る方向に沿って同図に示すように左側下方に向かって次
第に下降する前記傾斜面２１５ａが形成されている。

【００４１】また、第一の従動歯車２１０は、その先端
が後述する回転力検出器１００の作動体１０２の先端面
に当接している前記回動軸２１２を介して回転力検出器
１００内に設けられ前記作動体１０２を突出方向に付勢
している図示しないコイルスプリングによって図２にお
いて第二の従動歯車２２０側に向けて付勢されている。

【００４２】つぎに、第二の従動歯車２２０は、第一の
従動歯車２１０と同数の歯が形成された歯車部２２１と
この歯車部２２１の中心に突設した回動軸２２２からな
り、この回動軸２２２は前記回動軸２１２に形成したガ
イド孔２１３に軸方向に沿ってスライド可能にかつ回動
可能に嵌合して取り付けられている。また、前記歯車部
２２１の前記第一の従動歯車２１０の歯車部２１１と対
向する面には、前記第一の従動歯車２１０に形成した前
記突起部２１５と対応するとともに突起部２１５に形成
した傾斜面２１５ａに摺接する前記傾斜面２２５ａを有
する突起部２２５が３個形成されている。

【００４３】また、前記第二の従動歯車２２０のケース
蓋３２側には軸２２６が設けられこの軸２２６をケース
蓋３２に取り付けられた軸受２２７に回転可能にかつケ
ース蓋３２側への移動を規制されて軸支されている。ま
た、この第二の従動歯車２２０に設けた突起部２２５の
傾斜面２２５ａは、前記図示しないコイルスプリングに
よって第二の従動歯車２２０側に向けて付勢されている
第一の従動歯車２１０に設けた突起部２１５の傾斜面２
１５ａと傾斜面同志で当接しており、このことにより第
一の従動歯車２１０と第二の従動歯車２２０とが静止状
態つまり駆動スプリング６０が圧縮されることなく両者
間に相対移動が生じていない状態では第一の従動歯車２
１０と第二の従動歯車２２０とは互いに傾斜面２１５ａ
と２２５ａの中間位置で当接するようになっている。

【００４４】そして、ペダル８１ａ、８２ａの踏力が大
きくなると駆動スプリング６０が圧縮され前記クランク
軸８０に一方向性クラッチ８５を介して設けられた歯車
９０と中空軸７０に設けた駆動歯車５６とに相対移動が
生じ、駆動歯車５６に噛合している第一の従動歯車２１
０に対して歯車９０と噛合している第二の従動歯車２２
０との間に相対移動が生じる、つまり第二の従動歯車２
２０は第一の従動歯車２１０に対して先行して回転する
ことになる。

【００４５】この結果前記コイルスプリングによって第
二の従動歯車２２０側に付勢されている第一の従動歯車
２１０は、図４に二点鎖線で示すように前記踏力に応じ
た移動量であるＬだけ第二の従動歯車２２０側に近接す
る方向に移動することになり、この移動に伴って回動軸
２１２の前記軸受３６からの突出量が減少する。

【００４６】また、逆にペダル８１ａ、８２ａの踏力が
減少したときは駆動スプリング６０の復元により上記と
は逆に歯車９０は初期つまり位相差がない状態に戻さ
れ、第一の従動歯車２１０は第二の従動歯車２２０から
離反し、回動軸２１２の軸受３６からの突出量は増大す
る。

【００４７】上述のように構成された変換手段２００の
自転車の走行中における動作つまりペダル８１ａ、８２
ａの踏力が機械的な変化量に変換される動作について説
明すると、まず、自転車の走行中に、平地等において等
加速状態で走行がされているときは、ペダル８１ａ、８
２ａの踏力は極めて小さいため、前記クランク軸８０に
加わる回転力が所定値を超えることはなく、歯車９０は
ほとんど圧縮されない状態に維持それている駆動スプリ
ング６０を介して駆動歯車５６と同期して回転してい
る。

【００４８】この状態から例えば登り坂への走行あるい
は加速する走行になり、ペダル８１ａ、８２ａを強く踏
み込むことペダル８１ａ、８２ａに加わる踏力が大きく
なり、この大きな踏力によって回転するクランク軸８０
の回転力と後輪１２から負荷を受けつつ回転している中
空軸７０の回転力とに差が生じ、この差の大きさに応じ
て駆動スプリング６０が圧縮され歯車９０は駆動歯車５
６に対して相対移動つまり先行することから位相差が生
じる。そして、この位相差が生じるとこの位相差に正比
例した位相差が第二の従動歯車２２０と第一の従動歯車
２１０との間に生じ、この第二の従動歯車２２０と第一
の従動歯車２１０との位相差に応じて第一の従動歯車２
１０は第二の従動歯車２２０に対して軸方向に接近する
ように移動することになる。すなわち前記ペダル８１
ａ、８２ａの踏力の大きさは、第一の従動軸２１０の軸
方向への移動とともに移動する回動軸２１２の軸方向へ
の移動量つまり機械的な変化量に変換されることにな
る。

【００４９】なお、登り坂の走行から平坦面の走行つま
りペダル８１ａ、８２ａに踏力が加えられなくなると、
前記駆動スプリング６０の復元力により初期状態に復帰
し、歯車９０と駆動歯車５６および第二の従動歯車２２
０と第一の従動歯車２１０との相対移動はなくなり、第
一の従動歯車２１０の突起部２１５の傾斜面２１５ａは
第二の従動歯車２２０の突起部２２５の傾斜面２２５ａ
に沿って移動し第一の従動歯車２１０は第二の従動歯車
２２０と離反した初期の状態に保持されつつ回転する。

【００５０】つぎに、前記第一の従動歯車２１０の回動
軸２１２の軸方向への移動に応じて前記クランク軸８０
の回転力つまりペダル８１ａ、８２ａの踏力を検出する
回転力検出器１００について説明する。

【００５１】この回転力検出器１００は、ケース本体１
０１内に配設された検出部である図示しない歪みゲー
ジ、前記第一の従動歯車２１０の回動軸２１２の作用力
を受ける作動体１０２およびこの作動体１０２が受けた
作用力を歪みゲージに伝達するとともに作動体１０２を
介して前記回動軸２１２を押圧して第一の従動歯車２１
０を第二の従動歯車２２０に向けて付勢する前記図示し
ないコイルスプリング等から構成されている。

【００５２】そして、前記歪みゲージは、例えばアルミ
ニウム等からなる起歪体（不図示）の表面に絶縁被膜を
介して薄膜からなる４個の抵抗体Ｒ１ないしＲ４を貼着
あるいはいわゆる半導体技術等により配設するととも
に、これら４個の抵抗体Ｒ１ないしＲ４をプリント配線
された導体によって、図５に示すようにブリッジＷを構
成するように接続して構成されている。そして、前記ブ
リッジＷの抵抗体Ｒ１とＲ３との接続点および抵抗体Ｒ
４とＲ２との接続点はリード線１０３ａおよび１０３ｂ
を介して電源に接続され、また、抵抗体Ｒ１とＲ４との
接続点はおよび抵抗体Ｒ２とＲ３との接続点は出力端部
となっており、この出力端部からの出力つまり踏力の大
きさに応じた電気的出力はリード線１０４ａおよび１０
４ｂを介して増幅器１０５に送られ、この増幅器１０５
からの増幅された出力は、後に詳述する回転力算出手段
２６１に送られるようになっている。

【００５３】つぎに、前記回転力検出器１００の動作に
ついて説明する。

【００５４】この回転力検出器１００は従来周知の歪み
ゲージを用いた回転力検出器と同一の原理で動作するも
のである。すなわち、ペダル８１ａ、８２ａの踏力が前
記変換手段２００によってつまり第一の従動歯車２１０
の回動軸２１２の軸方向の移動量に変換され、この移動
する回動軸２１２によって作動体１０２を動作つまり軸
方向に作動体１０２を移動させて起歪体に曲げ力の付与
または解除をして、前記抵抗体Ｒ１ないしＲ４の抵抗値
を変化させて、この抵抗値の変化に伴うブリッジＷから
の電気的出力を取り出すものである。

【００５５】なお、この実施の形態においては、起歪体
に最大曲げ力が加えられたときのブリッジＷからの出力
を基準値とし、この最大曲げ力から次第に減少すること
によって変化するブリッジＷから出力される電気的出力
に応じて、制御装置２６０によって電動機４０を制御す
るように構成している。

【００５６】具体的には人力走行中にペダル８１ａ、８
２ａの踏み込み力が所定値を超えない状態、すなわち駆
動歯車５６と歯車９０に相対移動が生じておらず、第一
の従動歯車２１０と第二の従動歯車２２０とに相対移動
が生じていない状態では、第一の従動歯車２１０は第二
の従動歯車２２０側に移動することなく初期状態に位置
しこの状態では回動軸２１２、作動体１０２およびコイ
ルスプリングを介して起歪体には最大曲げ力が加えら
れ、このときブリッジＷから出力される電気的出力が基
準値とされ、この基準値では前記電動機４０は停止状態
となるように制御装置２６０によって制御される。

【００５７】また、登り坂の走行等の場合のようにペダ
ル８１ａ、８２ａの踏み込み力が大きくなり、この踏み
込み力つまり踏力が所定値を超えると、駆動歯車５６と
歯車９０に相対移動が生じ第一の従動歯車２１０と第二
の従動歯車２２０にも相対移動が生じ、第一の従動歯車
２１０は第二の従動歯車２２０に接近しこれとともに回
動軸２１２が作動体１０２から遠ざかるように移動し、
作動体１０２およびコイルスプリングを介して加えられ
ていた起歪体の曲げ力が減少し、この曲げ力の減少に伴
って起歪体が復元方向に変形し、その結果ブリッジＷの
抵抗体Ｒ１ないしＲ４の抵抗値が変化し、この変化に応
じた電気的出力がブリッジＷから出力され、この出力は
増幅器１０５で増幅されて制御装置つまり回転力算出手
段２６１に送られるものである。

【００５８】また、前記動力装置Ｃには図３に示すよう
に、車速検出手段としての周知の磁気センサーが用いら
れているスピードセンサーからなる車速検出器２５０が
設けられており、この車速検出器２５０の図示しない検
出部は前記駆動歯車５６の歯の先端部に近接して配置さ
れている。そして、前記駆動歯車５６の回転によりその
歯の先端部が前記検出部に接近する毎に発生する単位時
間当たりのパルス数に基づいて車速を検出し、その車速
値を後述する電動機の駆動力を決定する駆動力決定手段
２６４に送るようになっている。

【００５９】つぎに、前記収納ケース１６内には収納さ
れた電池の残量を検出する電池残量検出手段としての電
池残量検出器２５１（図１、図６参照）は、例えば電池
の端子電圧を検出しこの端子電圧の低下によってその残
量を検出するようになっている。そして、この電池残量
検出器２５１の出力は後述するしきい値決定手段２６２
に送られるようになっている。

【００６０】また、前記電池残量検出器２５１には、複
数個の発光ダイオード２５２ａないし２５２ｃを有する
表示手段としての残量表示器２５２が接続され、この残
量表示器２５２は図１に示すように運転者はが走行中等
に表示状態を見易くする位置である前記車体Ｂに前ホー
ク８の上端部に取り付けられている。なお、残量表示器
２５２と電池残量検出手段２５１とは図示しないリード
線で接続されているものである。

【００６１】また、前記発光ダイオード２５２ａないし
２５２ｂは、前記電池残量検出器２５１で検出された電
池の残量に応じて、不連続的につまり電池残量が減少す
るにつれて段階的に切り替えられて点灯するようになっ
ているものである。また、前記電池残量検出器２５１か
らしきい値決定手段２６２に送られる出力は前記表示器
２５２の前記発光ダイオード２５２ａないし２５２ｃの
点灯の切り替えと連動して段階的に送られるようになっ
ているものである。

【００６２】つぎに、前記電動機４０の駆動力の後輪１
２への伝達について説明する。

【００６３】人力走行により登り坂等を走行すると、上
述したようにペダル８１ａ、８２ａの踏力が大きくなっ
て所定値を超えると、前記駆動歯車５６に対して歯車９
０が先行して回転して両者に相対移動が生じ、その結果
変換手段２００の第一の従動歯車２１０に対して第二の
従動歯車２２０が先行して回転し両者に相対移動が生
じ、第一の従動歯車２１０は第二の従動歯車２２０に接
近し回動軸２１２は作動体１０２から遠ざかる方向に移
動し、作動体１０２およびコイルスプリングを介して起
歪体に加えられていた最大曲げ力が減少し、起歪体は復
元方向に変形し、この変形に伴いブリッジＷの抵抗Ｒ１
ないしＲ４の抵抗値が変化して、この変化に応じた電気
的出力つまり踏力が増幅器１０５を介して回転力算出手
段２６１に送られ、この電気的出力の大きさに応じて前
記電動機４０は制御手段２６６によって制御されて駆動
つまり回転する。

【００６４】電動機４０が回転すると、電動機４０の回
転力は前記減速機構５０、駆動歯車５６を介して中空軸
７０に伝達され、この中空軸７０に取り付けられている
スプロケット１８、チェーン１９を介して後輪１２に伝
達されるものである。つまりペダル８１ａ、８２ａを踏
み込むことによってクランク軸８０に伝達される人力に
よる回転力に前記電動機４０の回転力が付加つまり補助
されて自転車Ａは走行するものである。

【００６５】つぎに、上記自転車Ａの制御構成および制
御を図６の制御ブロック図に基づいて説明する。

【００６６】図６に示すように、回転力算出手段２６１
には前記回転力検出器１００が接続されおり、この回転
力算出手段２６１は回転力検出器１００から出力される
電気信号つまり踏力に基づいて、この踏力に応じた回転
力を算出するものである。そして、この回転力の算出す
る方法は、図示しないが前記踏力に対応した回転力の値
を格納したメモリー手段からなる回転力格納手段を設
け、前記回転力検出器１００から出力された踏力に対応
した回転力を回転力格納手段から読み出すことによって
なされるものである。

【００６７】また、前記電池残量検出器２５１には、し
きい値決定手段２６２が接続されており、このしきい値
決定手段２６１は電池残量検出器２５１から送られてき
た電池残量値に応じて踏力のしきい値を決定するもので
る。そして、このしきい値を決定する方法は、図示しな
いが前記電池残量値に対応したしきい値を格納したメモ
リー手段からなるしきい値格納手段を設け、前記電池残
量検出器２５１から電池残量値が出力さたときこの電池
残量値に対応して格納されているしきい値を前記しきい
値格納手段から読み出すことによってなされるものであ
る。

【００６８】また、前記しきい値格納手段２６２に格納
されているしきい値は、電池残量が少なくなるにつれて
大きい値となるように設定されているものである。つま
り、電池残量が少なくなるにつれて決定されるしきい値
は大きくなるようになっている。

【００６９】また、前記回転力算出手段２６１およびし
きい値決定手段２６２は電動機４０の出力を決定する出
力決定手段２６３に接続され、この出力決定手段２６３
は前記回転力算出手段２６１から出力された回転力値
と、しきい値決定手段２６２から出力されたしきい値に
基づいて、電動機４０の電動機出力値を決定するもので
ある。この電動機出力値の決定は、それぞれの回転力値
としきい値とに対応してあらかじめ定められた電動機出
力値を格納したメモリー手段からなる出力値格納手段を
設け、回転力算出手段２６１およびしきい値決定手段２
６２から、回転力値および電動機出力値が送られつまり
出力された際に、これら回転力値および電動機出力値に
対応した電動機出力値を読み出すことにより決定される
ようになっているものである。

【００７０】また、この出力値格納手段に格納されてい
る電動機出力値は、前記しきい値が大きくなるにつれて
小さい値となるように設定されいるものである。

【００７１】また、前記出力値決定手段２６３は電動機
４０の駆動力を決定する駆動力決定手段２６４に接続さ
れており、また、この駆動力決定手段２６４には前記車
速検出器２５０が接続されている。そして、この駆動力
決定手段２６４は、出力決定手段２６３および車速検出
器２５０からの電動機出力値および車速値に基づいて、
電動機４０の駆動力を決定するものである。

【００７２】そして、この電動機の駆動力の決定は、図
示しないがそれぞれの電動機出力値と車速値とに対応し
てあらかじめ定められた駆動力を格納したメモリー手段
からなる駆動力格納手段を設け、前記出力決定手段２６
３および車速検出器２５０から、電動機出力値および車
速値が送られた際に、これら電動機出力値と車速値に対
応した電動機の駆動力を読み出すようになっているもの
である。

【００７３】そして、前記駆動力決定手段２６４は電動
機４０を駆動する駆動回路２６５に接続させており、こ
の駆動回路２６５は前記駆動力決定手段２６５によって
決定された駆動力を出力するように前記電池１５からの
供給電力を供給して電動機４０を駆動するものである。

【００７４】なお、前記回転力算出手段２６１ないし駆
動回路２６５は制御手段２６６によって制御されるよう
になっている。

【００７５】つぎに、上記のように構成された自転車Ａ
の制御について説明する。

【００７６】まず、電池は充電されたばかりの状態つま
り電池残量は少なくなっていない状態の場合について説
明する。運転者は前記コントロールボックス１６に設け
た図示しない駆動スイッチを閉成状態として自転車に乗
り運転する。

【００７７】そして、平地あるいは下り坂を走行してい
る場合のようにペダル８１ａ、８２ａに踏力がほとんど
加わらない状態では、上述したようにクランク軸８０を
介して駆動歯車５６に加わる回転力は所定値を超えてい
ないため、駆動歯車５６と歯車９０との間に配設されて
いる駆動スプリング６０は圧縮されることがない。

【００７８】したがって、駆動歯車５６と歯車９０とは
相対移動が生じない状態で同期して回転し、第二の従動
歯車２２０も第一の従動歯車２１０に対して相対移動を
生じない状態で第一の従動歯車２１０と同期して回転す
る。このため回動軸２１２は軸方向に移動しないことか
ら、起歪体には作動体１０２、コイルスプリングを介し
て最大曲げ力が加わった状態となっている。なお、前述
したように最大曲げ力が加わった状態における回転力検
出器１００からの出力値つまり踏力は基準値とされこの
時電動機４０は停止状態となるようなっているものであ
る。

【００７９】この最大曲げ力によって定まる抵抗体Ｒ１
ないしＲ４の値に応じた電気的出力つまり踏力がブリッ
ジＷから出力され、この踏力は回転力算出手段２６１に
送られる。回転力算出手段２６１は前記踏力に対応して
格納された回転力値を回転力格納手段から読み出すとと
もに、この回転力値を出力決定手段２６３に出力する。

【００８０】また、この時の電池１５の残量は減少して
いないことから、この状態の検出値が電池残量検出手段
２５１からしきい値決定手段２６２に出力され、しきい
値決定手段２６２は前記検出値に対応したしきい値をし
きい値格納手段から読み出しこのしきい値を出力決定手
段２６３に出力する。

【００８１】なお、この時の電池１５の残量は減少して
いないことから、前記表示器２５１の発光ダイオード２
５２ａないし２５２ｃはいずれも点灯してないつまり滅
灯していることから運転者は、この表示器の発光ダイオ
ードに滅灯状態を見て電池残量は減少していないことを
認識できる。

【００８２】そして、前記出力決定手段２６３は、前記
回転力値としきい値に対応した電動機出力値を出力値格
納手段から読み出し、この電動機出力値を駆動力決定手
段２６４に出力する。なお、この場合出力値格納手段か
ら読み出された電動機出力値は、電動機４０を駆動しな
い値つまり「０」である。

【００８３】また、車速検出器２５０からは駆動力決定
手段２６４にこの時の車速値が出力され、駆動力決定手
段２６４は、前記車速値と出力決定手段２６３からの前
記電動機出力値とに対応して格納されている駆動力を駆
動力格納手段から読み出し、前記駆動回路２６５に出力
し、この駆動回路２６５は前記駆動力に基づいて電動機
４０を駆動する。なお、この場合車速値と出力決定手段
２６３からの前記電動機出力値とに対応して格納されて
いる駆動力は「０」であることから電動機４０は駆動さ
れず停止状態を維持する。

【００８４】つまり、この場合は電動機４０からの動力
の補助はされず、ペダル８１ａ、８２ａを踏み込むこと
によりクランク８１、８２を介して付与されるクランク
軸８０の回転力は駆動歯車５６、中空軸７０、スプロケ
ット１８、チェーン１９を介して後輪１２に伝達され人
力走行がなされる。

【００８５】また、走行中登り坂を走行するときは等は
大きな回転力を要することになり、その結果ペダル８１
ａ、８２ａを強く踏み込むことになり、ペダル８１ａ、
８２ａの踏力は大きくなり前記クランク軸８０および歯
車９０に加わる回転力が大きくなって所定値を超える。

【００８６】一方、駆動歯車５６には、チェーン１９を
介して後輪１２に伝達するスプロケット１８に回転力を
伝える中空軸７０に加わる負荷が大きくなるため、ペダ
ル８１ａ、８２ａが強く踏み込まれることにより歯車９
０は、駆動歯車５６の回転より速く回転することにな
り、その結果駆動スプリング６０は圧縮され歯車９０は
駆動歯車５６より先行し駆動歯車５６との間に相対移動
が生じ、この状態で駆動歯車５６と同期して回転する。

【００８７】そして、歯車９０が駆動歯車５６に対して
先行して相対移動が生じると、変換手段２００を構成す
る第二の従動歯車２２０が第一の従動歯車２１０に先行
して回転し両者間に相対移動が生じ、第一の従動歯車２
１０は第二の従動歯車２２０側に移動し接近し、第一の
従動歯車２１０の回動軸２１２は作動体１０２から遠ざ
かる方向に移動することから、起歪体に加えられている
曲げ力は減少し起歪体は復元つまり変形するようにな
り、この変形に伴って抵抗体Ｒ１ないしＲ４の抵抗値が
変化し、この変化に応じた電気的出力つまり踏力がブリ
ッジＷから出力され、踏力は前記回転力算出手段２６１
に出力され、回転力算出手段２６１は前記踏力に対応し
て格納された回転力値を回転力格納手段から読み出すと
ともに、この回転力値を出力決定手段２６３に出力す
る。

【００８８】また、この時の電池１５の残量は減少して
いないことから、この状態の検出値がしきい値決定手段
２６２に出力され、しきい値決定手段２６２は前記検出
値に対応したしきい値をしきい値格納手段から読み出し
このしきい値を出力決定手段２６３に出力する。

【００８９】そして、前記出力決定手段２６３は、前記
回転力値としきい値に対応した電動機出力値を電動機出
力格納手段から読み出し、この電動機出力値を駆動力決
定手段２６４に出力する。

【００９０】また、車速検出器２５０からは駆動力決定
手段２６４にこの時の車速値が出力され、駆動力決定手
段２６４は前記車速値と出力決定手段２６３からの前記
電動機出力値とに対応して格納されている駆動力を駆動
力格納手段から読み出し、前記駆動回路２６５に出力
し、この駆動回路２６５は前記駆動力に基づいて電動機
４０を駆動する。

【００９１】電動機４０が駆動するとこの回転力つまり
動力は減速機構５０、駆動歯車５６を介して、中空軸７
０、スプロケット１８、チェーン１９を介して後輪１２
に伝達される。この電動機４０からの回転力はペダル８
１ａ、８２ａの踏み込みによってクランク軸８０に伝達
される回転力つまり人力による回転力に付加されるもの
である。つまり人力による回転力が所定値を超えたとき
に電動機４０の回転力が補助されるものであり、したが
って、登り坂等の大きな回転力を要する場合も楽に走行
がなされるものである。

【００９２】つぎに、電池１５の残量が少なくなった状
態について説明する。なお、平地あるいは下り坂を走行
しておりペダル８１ａ、８２ａに踏力がほとんど加わら
ない状態、つまり、前記変換手段２００の第一の従動歯
車２１０の回動軸２１２が軸方向に移動しな状態では、
上述したように電動機４０は停止しており回転力の補助
はなされないつまり電動機４０には駆動電流の供給はさ
れない。

【００９３】つぎに、走行中登り坂を走行するときは等
は大きな回転力を要することになり、その結果ペダル８
１ａ、８２ａを強く踏み込むことになり、ペダル８１
ａ、８２ａの踏力は大きくなり前記クランク軸８０およ
び歯車９０に加わる回転力が大きくなって所定値を超え
る。

【００９４】一方、駆動歯車５６には、チェーン１９を
介して後輪１２に伝達するスプロケット１８に回転力を
伝える中空軸７０に加わる負荷が大きくなるため、ペダ
ル８１ａ、８２ａが強く踏み込まれることにより歯車９
０は、駆動歯車５６の回転より速く回転することにな
り、その結果駆動スプリング６０は圧縮され歯車９０は
駆動歯車５６より先行し駆動歯車５６と相対移動が生
じ、この状態で駆動歯車５６と同期して回転する。

【００９５】そして、歯車９０が駆動歯車５６に対して
先行して相対移動が生じると、上記したように前記変換
手段２００の第一の従動歯車２１０の回動軸２１２は作
動体１０２から遠ざかる方向に移動することから、起歪
体に加えられている曲げ力は減少し起歪体は復元する方
向に変形するようになり、この変形に伴って抵抗体Ｒ１
ないしＲ４の抵抗値が変化し、この変化に応じた電気的
出力つまり踏力がブリッジＷから出力され、この踏力は
前記回転力算出手段２６１に出力され、回転力算出手段
２６１は前記踏力に対応して格納された回転力値を回転
力格納手段から読み出すとともに、この回転力値を出力
決定手段２６３に出力する。

【００９６】また、この時の電池１５の残量は減少して
いることから、この減少した状態の検出値がしきい値決
定手段２６２に出力され、しきい値決定手段２６２は前
記検出値に対応して格納されたしきい値をしきい値格納
手段から読み出し、このしきい値を出力決定手段２６３
に出力する。この時のしきい値は電池残量が減少してい
ることから減少していない時に比べて大きい値となって
いる。

【００９７】また、この時は前記表示器２５２の発光ダ
イオード２５２ａない２５２ｃのうち電池１５の減少に
対応した発光ダイオードの一つが点灯することから、運
転者は電池１５に残量が少なくなくなったことを知るこ
とができる。

【００９８】そして、前記出力決定手段２６３は、前記
回転力値としきい値に対応した電動機出力値を出力値格
納手段から読み出し、この電動機出力値を駆動力決定手
段２６４に出力する。この時の出力値格納手段から読み
出される電動機出力値は、前記しきい値が大きくなって
いることから小さいものである。

【００９９】また、車速検出器２５０から駆動力決定手
段２６４にはこの時の車速値が出力され、駆動力決定手
段２６４は、前記車速値と出力決定手段２６３からの前
記電動機出力値とに対応して格納されている駆動力を駆
動力格納手段から読み出し、前記駆動回路２６５に出力
しこの駆動回路２６５は前記駆動力に基づいて電動機４
０を駆動する。

【０１００】そして、前記電池１５の残量が少なくなっ
ているため、この検出値に対応するしきい値は大きいく
電動機４０の駆動力は小さいことから電動機４０から補
助される回転力は小さくなる。この状態を示したのが図
７である。

【０１０１】つまり、電池１５の残量が減少していない
ときのいしきい値をＳ１とすると、この場合のクランク
８１、８２の回転によってクランク軸８０に加わる踏力
の変化曲線（正弦波状に変化する）Ｆに応じて二点鎖線
で示した曲線Ｌ１のように電動機４０から回転力つまり
駆動力が補助されるが、電池１５の残量が少なくなっ
て、この時のしきい値がＳ２と大きくなると、このしき
い値Ｓ２よりも小さい踏力（前記二点鎖線で示した曲線
Ｌ１の部分）は切り捨てられることから、図７の実線で
示した曲線Ｌ２のようにしきい値Ｓ２よりも大きい踏力
となったときから電動機４０から駆動力の補助がされ
る、つまりしきい値Ｓ２よりも下方では踏力は生じてい
るものの電動機４０は駆動することなく駆動力は補助さ
れないものであり、したがって、走行中の電動機４０の
駆動電流は少なくなり、電池１５の消耗の抑制ができる
ものである。

【０１０２】そして、この駆動力によって電動機４０が
駆動するとこの回転力つまり動力は減速機構５０、駆動
歯車５６を介して、中空軸７０、スプロケット１８、チ
ェーン１９を介して後輪１２に伝達される。この電動機
４０からの回転力はペダル８１ａ、８２ａの踏み込みに
よってクランク軸８０に伝達される回転力つまり人力に
よる回転力に付加されて走行がされるものである。

【０１０３】そして、電池１５の残量が少なくなったと
きは、この少なくなった状態が電池残量検出器２５１に
よって検出され、この検出値に応じた大きい値のしきい
値と回転力に基づいて電動機出力値（電池１５の残量が
多い場合よりも小さい値）が出力値決定手段２６３によ
って決定され、この出力値と車速検出器２５０の車速値
によって駆動力（電池１５の残量が多い場合よりも小さ
い値）が決定されこの駆動力によって電動機４０は駆動
されるものである。そして、この時の駆動力は電池１５
の残量が多い場合よりも小さい値であることから電池１
５の消耗を抑制できるものである。

【０１０４】したがって、この電池１５の残量が減少し
た際は電動機４０から補助される補助力は小さくなる
り、運転者は電池１５の残量が多い場合時よりもペダル
を踏む際に重いと感じるが、これは前記電池１５の残量
が少なくなった時点から発生するものであり、また運転
者はこのことは電池１５の残量が少なくなったことに起
因していることを認識しているこから重くなることを承
知していることから不快感を覚えることがないものであ
る。

【０１０５】このように、電池の残量が少なくなると踏
力のしきい値が大きくなり、回転力検出器１００で検出
されたクランク８１、８２の回転により生じる踏力のう
ち、前記しきい値よりも小さい踏力に対応する値は切り
捨てられ電動機４０は駆動しないことから、クランク８
１、８２が一回転する周期における電動機４０の平均駆
動電流は小さくなり、したがって、電池の消耗を抑制で
き一回の充電による走行可能な距離を長くできるもので
ある。

【０１０６】また、運転者は残量表示器２５２によって
電池の残量状態を運転中においても容易にしることがで
きるものである。

【０１０７】なお、上記実施の形態においては、この発
明を一般の汎用自転車に動力装置Ｃを取り付ける構成と
した自転車に適用した場合について説明したが、これは
専用の車体に動力装置を取り付ける構成とした自転車に
適用してもよいものである。また、上記実施の形態にお
いては、出力決定手段２６３と駆動力決定手段２６４を
設け、出力決定手段２６３によって回転力算出手段２６
１からの回転力値としきい値決定手段２６２からの出力
とから電動機出力値を決定し、駆動力決定手段２６４に
よって前記電動機出力値と車速検出器２５０からの車速
値から電動機４０の駆動力を決定する構成としたが、こ
れは出力決定手段２６３を省略し、回転力算出手段２６
１の回転力値、しきい値決定手段２６２のしきい値およ
び車速検出器２５０の車速を直接駆動力決定手段２６４
に入力して駆動力を決定する構成としてもよい。

【０１０８】また、上記実施の形態においては、車速検
出器２５０を設ける構成としたが、単に踏力に応じて駆
動力を補助する構成とした場合は、車速検出器２５０省
略してもよいものである。

【０１０９】また、上記実施の形態においては、第一の
従動歯車２１０の第二の従動歯車２２０側への付勢を、
回転力検出器１００に設けたコイルスプリングによって
構成するようにしたが、これは例えば図２に二点鎖線で
示したように軸受３６と第一の従動歯車２１０の歯車部
２１１との間に設置したコイルスプリング１５０ａによ
って構成するようにしてもよい。

【０１１０】また、上記実施の形態においては、回転力
検出器１００の起歪体に最大曲げ力が加わった状態のブ
リッジＷの出力を基準値として、この基準値のとき電動
機４０を停止状態とする構成としたが、これと逆に、起
歪体に加わる曲げ応力がない状態のブリッジＷの出力を
基準値とし、この基準値のとき電動機４０を停止状態と
し、曲げ力が加わった状態のブリッジＷの出力によって
電動機４０を駆動するように構成してもよい。

【０１１１】

【発明の効果】上記の請求項１記載の発明は、回転力検
出手段の検出値がしきい値を超えたとき前記検出値の大
きさに応じて前記電動機の出力を決定し、この決定され
た出力値に基づいて動力を補助する電動補助動力装置付
自転車において、電動機に電力を供給する電池の残量を
検出する電池残量検出手段を設けるとともに、前記電池
残量検出手段で検出された前記電池の残量の低下に応じ
て前記しきい値を大きい値に決定するしきい値決定手段
を設けたことから、電池の残量が低下した際に補助する
動力を少なくし電動機の駆動電流を小さくできるととも
に、電池の残量が低下するまでは踏力に対する補助力を
所定の大きさつまり重く感じない大きさの補助力を補助
でき、したがって、電池の消費を抑制して一回の充電に
おける走行距離を長くできるとともに、運転者は電池の
残量が低下するまでは重さを感じることなく運転できる
という効果を有するものである。

【０１１２】また、請求項２記載の発明は、このように
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
電池残量検出手段で検出された電池の残量を不連続に順
次切り替えて表示させる表示手段を設けるとともに、し
きい値決定手段によるしきい値の決定を前記表示手段の
表示の切り替えに連動させて決定するようにしたことか
ら、請求項１記載の発明の効果に加えて、電池の残量に
応じて段階的にしきい値を大きくして電動機の駆動電流
を小さくし踏力に対する補助力の比率を小さくして補助
力を小さくし電池の消耗を抑制して走行距離を長くする
とともに、運転者は表示手段の表示により電池の残量状
態を知ることができるという効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の電動補助動力装置付自転
車の側面図。

【図２】上記実施の形態の自転車本体に補助動力装置を
取り付けた状態の断面図。

【図３】上記実施の形態の補助動力装置の一部を断面し
た側面図。

【図４】上記実施の形態における変換手段の動作を示す
図。

【図５】上記実施の形態の回転力検出器の電気回路を示
図。

【図６】上記実施の形態の制御構成を示すブロック図。

【図７】上記実施の形態のしきい値の変化と補助される
駆動力の関係を示す図。

【符号の説明】

Ａ 補助動力装置付自転車 Ｂ 自転車本体（車体） １５ バッテリー（電池） ３０ ケース（筐体） ４０ 電動機 ５０ 動力伝達手段 ５６ 駆動歯車 ７０ 中空軸 ８０ クランク軸 ８１ 左クランク（クランク） ８２ 右クランク（クランク） １００ 回転力検出器（踏力検出手段） ２５０ 電池残量検出手段 ２５１ 残量表示器（表示器） ２６２ しきい値検出手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前輪および後輪が設けられた車体と、筐
   体、この筐体に配設された電動機、複数の歯車からなり
   前記電動機の回転力を伝達する減速機構、この減速機構
   の最終段の歯車と噛合する駆動歯車、前記車体のハンガ
   ラグに回転自在に設けられ一端を前記駆動歯車に取り付
   けられ他端にスプロケットが設けられた中空軸、この中
   空軸を貫通し両端にペダルを有するクランクが取り付け
   られるとともに一方向性クラッチを介し前記駆動歯車に
   踏力を伝達するクランク軸からなる電動補助動力装置
   と、前記電動機に電力を供給する電池と、前記クランク
   軸に加わる踏力を検出する回転力検出手段とを備え、前
   記回転力検出手段の検出値がしきい値を超えたとき前記
   検出値の大きさに応じて前記電動機の出力を決定しこの
   決定された出力値に基づいて動力を補助する電動補助動
   力装置付自転車において、前記電池の残量を検出する電
   池残量検出手段を設けるとともに、前記電池残量検出手
   段で検出された前記電池の残量の低下に応じて前記しき
   い値を大きな値に決定するしきい値決定手段を設け、電
   池の残量が低下したとき前記しきい値を大きな値とする
   ことにより補助する動力を少なくし、電池の消耗を抑制
   することを特徴とする電動補助動力装置付自転車。
2. 【請求項２】 請求項１記載の発明において、前記電池
   残量検出手段で検出された電池の残量を不連続に順次切
   り替えて表示させる表示手段を設けるとともに、前記し
   きい値決定手段によるしきい値の決定を前記表示手段の
   表示の切り替えに連動させて決定するようにしたことを
   特徴とする電動補助動力装置付自転車。