WO2007029620A1 - 回転検出器およびトルクセンサ - Google Patents

Abstract

　同一軸線上に位置しかつ一方が他方に対して相対的に回転可能な第１および第２の回転体を備える。これらの回転体のうち一方の回転体と同一軸線上に位置し、一方の回転体にスライドガイド手段３４を介して接続されることによって、一方の回転体に対して相対回転が制限されかつ軸線方向への移動が許容されたスライダ３３を備える。スライダ３３上の同一軸線上に固定された移動側磁石３２と、他方の回転体の同一軸線上に固定されかつ軸線方向への移動が規制された固定側磁石３１とを備える。移動側磁石３２と固定側磁石３１とは、一方の磁石の回転方向の位置が他方の磁石の回転方向の位置に対して変化することにより両磁石に軸線方向に作用する磁力の大きさが変化するように着磁されている。スライダ３３の軸線方向の位置に基づいて第１の回転体と第２の回転体の回転方向の位置ずれ量を検出する検出手段を備えている。

Description

明 細 書

回転検出器およびトルクセンサ

技術分野

[0001] 本発明は、回転体の回転方向の位置ずれ量を永久磁石の磁力によって軸線方向 の変位に変換して検出する回転検出器およびトルクセンサに関するものである。 背景技術

[0002] 従来、例えばモータの出力が乗員の踏力の大きさに対応して増減する電動自転車 においては、踏力の大きさをトルクセンサによって検出する構成が採られている。この 種の電動自転車に装備されている従来のトルクセンサとしては、例えば特開 2006— 35927号公報（以下、単に特許文献 1という）、特開 2000— 153795号公報（以下、 単に特許文献 2という）、特開 2000— 114616号公報（以下、単に特許文献 3という） 、特開 2000— 53069号公報（以下、単に特許文献 4という）および特開平 10— 250 673号公報（以下、単に特許文献 5という）などに開示されているものがある。

[0003] 特許文献 1に示されているトルクセンサは、ペダルクランク軸と一体に回転する第 1 の回転体と、後輪駆動用チェーンスプロケットと一体に回転する第 2の回転体とを備 えている。ペダルクランク軸と後輪駆動用チェーンスプロケットとは、同一軸線上に位 置付けられ、一方が他方に対して相対回転できるように構成されており、動力伝達用 の圧縮コイルばねを介して連結されて 、る。

[0004] 前記第 1の回転体には、ガイドピンが植設されており、このガイドピンを介して可動リ ングが装着されている。この可動リングは、円筒状に形成されており、ガイドピンにより 第 1の回転体に対して軸方向に移動可能、かつ周方向に一体回転するように第 1の 回転体に支持されている。可動リングは、ガイドピンに嵌められたばねにより第 1の回 転体から離反するように付勢されている。第 2の回転体には、円筒状に形成された固 定子が同心上に固定されており、前記可動リングの内周部内に位置付けられている 。可動リングの内周部にはカムが形成されており、固定子の外周部には、このカムに 接触するカムフォロアが設けられて 、る。

[0005] 前記カムは、可動リングの軸線方向の一端部力 他端部に向力うにしたがって回転 方向の前側力 後側に傾斜して延びるように形成されている。すなわち、第 1の回転 体が動力伝達用圧縮コイルばねの弹発力に杭して第 2の回転体に対して相対回転 することによって可動リングは軸線方向に移動する。このトルクセンサは、このように軸 線方向に移動した可動リングの位置をセンサによって検出し、この位置に基づ!/、て 踏力の大きさを算出する。

[0006] 特許文献 2に示されているトルクセンサは、ペダルクランク軸側の第 1の遊星歯車機 構と、後輪駆動用チェーンスプロケット側の第 2の遊星歯車機構とを備えている。第 1 の遊星歯車機構の太陽歯車はペダルクランク軸に設けられており、第 2の遊星歯車 機構の太陽歯車は後輪駆動用チェーンスプロケット側の回転軸に設けられている。 そして、これらの外周歯車どうしは互いに接続されている。第 1の遊星歯車機構の遊 星歯車支持用キャリアは、車体フレーム側に固定され、第 2の遊星歯車機構の遊星 歯車支持用キャリアは検出用歯車に接続されている。この検出用歯車には、ポテン ショメータ力もなる回転検出用センサの入力歯車が嚙合している。

[0007] このトルクセンサによれば、ペダルクランク軸と後輪駆動用チェーンスプロケットとの 回転方向の位相がずれることにより検出用歯車が回転する。このトルクセンサは、検 出用歯車の回転角度を回転検出用センサによって検出し、この回転角度に基づい て踏力の大きさを算出する。

[0008] 特許文献 3に示されているトルクセンサは、乗員の踏力が加えられる磁歪素子と、こ の磁歪素子の周囲に設けられた磁歪検出コイルとを備え、踏力の大きさと対応する 磁歪素子の透磁率の変化を磁歪検出コイルによって検出する構成が採られている。

[0009] 特許文献 4と特許文献 5に示されているトルクセンサは、ペダルクランク軸が内部に 挿通された筒体と、この筒体が内部に挿通された検出用コイルなどを備えている。筒 体は、軸線方向の一端部がペダルクランク時に結合され、他端部がチ ーンスプロケ ット側に連結されており、踏力の大きさに対応して捻られるように構成されている。

[0010] この筒体の外周部には、捻られることにより透磁率が変化するように、平面視ハ字 状のパターンとなる多数のスリットが形成された磁性膜 (特許文献 4)や、ハ字状のパ ターンとなる多数の突条 (特許文献 5)が設けられている。検出用コイルは、スリットや 突条が捻られることにより生じる透磁率の変化を検出するように構成されている。 発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0011] 特許文献 1に記載されているトルクセンサは、カムとカムフォロアとによって回転を軸 線方向への移動に変える構造を採っているから、以下に述べるような理由によって径 方向に小型化することができな 、と 、う問題があった。

この種のトルクセンサにおいて、可動リングが固定子に対して相対的に回転すると きの回転角度と、そのときの可動リングの軸線方向への移動量との割合は、カムの周 方向に対する傾斜角度 (以下、この傾斜角度を単にスキュー角度という）によって決 まる。この割合は、乗員に違和感を与えることがなぐかつセンサで確実に変位を検 出できるような最適な値に設定しなければならない。

[0012] すなわち、乗員がペダルを踏み込んだ後、圧縮コイルばねが圧縮されて後輪駆動 用チェーンスプロケットが回転を始めるまでの回転角度が大きくなればなるほど乗員 に違和感を与えてしまう。このため、可動リングが固定子に対して相対的に回転する ときの回転角度は可及的小さくなるように設定している。

一方、可動リングの軸線方向への移動量は、第 1の回転体の移動をセンサによって 高い精度で検出するために、センサの分解能に対応した移動量となるように設定す る。

[0013] 上記割合を変えることなく可動リングと固定子とを小径に形成するためには、図 25 および図 26に示すように、カムのスキュー角度を大きくしなければならない。例えば、 図 25に示すように、外径が相対的に大きくスキュー角度が角度 Aである回転体の外 径を上述した割合が変わることがないように小さく形成すると、図 26に示すように、ス キュー角度は角度 Aより大きな角度 Bになる。

[0014] スキュー角度が大きくなると、カムがカムフォロアが押しつけられるときの面圧が過度 に大きくなり、摩擦力が増大して動作が円滑ではなくなり、トルクセンサとしての本来 の機能が損なわれるばかりか、これらの部材が摩耗し易ぐトルクセンサの耐久性が 低下してしまう。すなわち、特許文献 1に記載されているトルクセンサを小径に形成す ることができな 、理由は、このようにスキュー角度を大きく形成しなければならな！/、か らである。 以上述べた理由により、特許文献 1に記載されたトルクセンサを採用すると、どうし てもトルクセンサが大型になってしまう。

[0015] 特許文献 2に記載されているトルクセンサは、ペダルクランク軸の回転と後輪駆動 用チェーンスプロケットの回転との位相差を検出するために複数の遊星歯車機構を 使用しているため、構造が複雑になって製造コストが高くなるという問題があった。

[0016] 特許文献 3〜特許文献 5に記載されているトルクセンサは、透磁率の変化を検出す るためのコイルに常に通電する必要があり、消費電力量が多くなつてその分走行可 能距離が短くなるという問題がある。

また、特許文献 3〜特許文献 5に記載されたトルクセンサは、微小な透磁率の変化 を検出するものであり SZN比が低くなるから、外部の磁気 (ノイズ)の影響を受け易く 、必ずしも正確にトルクを検出することができるものではな力 た。

[0017] 特許文献 4と特許文献 5に示されているトルクセンサは、透磁率を変化させるために 用いている多数のスリットや突条の形状が複雑になるから、歩留りよく製造することが 難しい。そのうえ、これらのトルクセンサのスリット部分や突条を形成する磁性材料は 相対的に価格が高いものである。このため、特許文献 4, 5に示されているトルクセン サは、製造コストが高くなるという問題がある。

[0018] 本発明はこのような問題を解消するためになされたもので、径方向にコンパクトに形 成することができるとともに、簡単な構造で二つの部材の相対回転を正確に検出する ことができる回転検出器およびトルクセンサを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0019] この目的を達成するために、本発明に係る回転検出器は、同一軸線上に位置しか つ一方が他方に対して相対的に回転可能な第 1および第 2の回転体と、これら第 1の 回転体と第 2の回転体とのうち一方の回転体と同一軸線上に位置し、この一方の回 転体にスライドガイド手段を介して接続されることによって、一方の回転体に対して相 対回転が制限されかつ軸線方向への移動が許容されたスライダと、このスライダ上の 同一軸線上に固定された移動側磁石と、他方の回転体の同一軸線上に固定されか つ軸線方向への移動が規制された固定側磁石とを備え、これら移動側磁石と固定側 磁石とは、一方の磁石の回転方向の位置が他方の磁石の回転方向の位置に対して 変化することにより両磁石に軸線方向に作用する磁力の大きさが変化するように着磁 され、このスライダの軸線方向の位置に基づ!/、て第 1の回転体と第 2の回転体の回転 方向の位置ずれ量を検出する検出手段を備えて ヽるものである。

発明の効果

[0020] 本発明によれば、固定側磁石の位置に対して移動側磁石の回転方向の位置が変 化することにより、磁力によってスライダが軸線方向に移動し、検出手段によって第 1 および第 2の回転体の回転方向の位置ずれ量が検出される。検出手段は、軸線方 向に移動する部材の位置を検出する一般的なセンサを用いて構成することができる

[0021] したがって、本発明によれば、移動側磁石と固定側磁石との相対的な回転を磁力 によって軸線方向への移動に変えるから、この変換をカムとカムフォロアとによって機 械的に行う装置に較べて面圧の制約を受けることがなくスキュー角度を大きくとること ができる。このため、本発明によれば、上述したカムとカムフォロアとを使用する装置 に較べて径方向に小型化された回転検出器を提供することができる。

[0022] 特に、本発明に係る回転検出器によって電動自転車用動力ユニットにおいて乗員 の踏力を検出する場合、径方向への小型化を図りながら、乗員が一般的な自転車と 同じ走行感覚で運転できるとともに、乗員の踏力を高い精度で検出することができる 。このようなことができる理由は、上述したようにスキュー角度を大きくとることができ、 固定側磁石と移動側磁石との一方が他方に対して相対回転するときの角度と、その ときの移動側磁石の軸線方向への移動量との割合を最適になるように設定すること ができるからである。

[0023] すなわち、この回転検出器を電動自転車用動力ユニットに装備することによって、 ペダルクランク軸と後輪駆動用チェーンスプロケットとの間の動力伝達系に介装する 圧縮コイルばねとしてばね常数が相対的に大きいものを使用することができるから、 乗員に走行時に違和感を与えることがなくなる。また、この回転検出器によれば、移 動側磁石の移動量を多くとることができるから、この移動側磁石の移動をセンサによ つて高い精度で検出することができ、踏力の大きさの検出精度が高くなる。

[0024] 本発明によれば、磁界の変化を検出するコイルは不要であるから、消費電力量を 少なく抑えながら、二つの回転物の回転方向の位置ずれを検出する回転検出器を 提供することができる。

また、本発明に係る回転検出器は、回転方向の位置ずれ量を移動側磁石と固定側 磁石の磁力によって軸方向移動量に変換するものであり、単純な形状の部品を使用 して構成することができる。このため、二つの回転体の回転方向の位置ずれを検出 するに当たって、スリットや突条の捩り方向の変形量を磁気的に検出する構成を採る 場合や、複数の遊星歯車機構を使用する場合に較べて、構造が簡単で、しかも一般 的な材料を使用して構成することができるから、製造コストを低減することができる。

[0025] さらに、本発明に係る回転検出器は、移動側磁石と固定側磁石の磁力によって軸 線方向に移動したスライダの移動量を検出するに当たって、このスライダに設けた位 置検出専用の磁石を使用することができる。この構成を採ることにより、単純な構造で 移動量に比例した線形の出力を容易に得ることができ、検出精度も向上する。

カロえて、本発明に係る回転検出器は、磁石を用いるものであるから、機械加工では 製造が困難なスキュー角が一定でな 、ものも容易に造ることができ、位相差に対する 出力値を自在〖こ調整することができる。

図面の簡単な説明

[0026] [図 1]図 1は、本発明に係る回転検出器を用いて構成されたトルクセンサを装備した 電動自転車用動力ユニットの平面図である。

[図 2]図 2は、トルクセンサを拡大して示す断面図である。

[図 3]図 3は、固定側磁石と移動側磁石の着磁パターンを示す斜視図である。

[図 4]図 4は、位置検出用磁石の着磁パターンを示す斜視図である。

[図 5]図 5は、スライドガイドリングを示す斜視図である。

[図 6]図 6は、位置検出用磁石の他の形成例を示す斜視図である。

[図 7]図 7は、第 2の実施の形態によるトルクセンサの断面図である。

[図 8]図 8は、第 3の実施の形態によるトルクセンサの断面図である。

[図 9]図 9は、第 4の実施の形態による電動自転車用動力ユニットの平面図である。

[図 10]図 10は、図 9のトルクセンサを拡大して示す断面図である。

[図 11A]図 11Aは、図 10における固定側磁石と移動側磁石の着磁パターンを説明 するための側面図である。

[図 11B]図 11Bは、図 11Aの着磁パターンを説明するための平面図である。

[図 12A]図 12Aは、図 10における固定側磁石と移動側磁石の他の着磁例の着磁パ ターンを説明するための側面図である。

[図 12B]図 12Bは、図 12Aの着磁パターンを説明するための平面図である。

[図 13]図 13は、図 10における XIII— XIII線断面図である。

[図 14A]図 14Aは、図 10における固定側磁石と移動側磁石とのうち一方の磁石のさ らに他の着磁例の着磁パターンを説明するための側面図である。

[図 14B]図 14Bは、図 14Aの着磁パターンを説明するための平面図である。

[図 15A]図 15Aは、図 10における固定側磁石と移動側磁石とのうち他方のの磁石の さらに他の着磁例の着磁パターンを説明するための側面図である。

[図 15B]図 15Bは、図 15Aの着磁パターンを説明するための平面図である。

[図 16]図 16は、図 14A, Bに示す着磁パターンの磁石と、図 15A, Bに示す着磁パ ターンの磁石とを組み合わせて使用した場合における位相角と反発力との関係を示 すグラフである。

[図 17]図 17は、第 5の実施の形態による電動自転車用動力ユニットの断面図である

[図 18]図 18は、図 17のトルクセンサを拡大して示す断面図である。

[図 19]図 19は、スライダの車体右側力も見た側面図である。

[図 20]図 20は、スライダの平面図である。

[図 21]図 21は、図 20における XXI— XXI線断面図である。

[図 22]図 22は、スライドガイドリングの車体左側力も見た側面図である。

[図 23]図 23は、図 22における XXIII— XXIII線断面図である。

[図 24]図 24は、スキュー角度と面圧との関係を示すグラフである。

[図 25]図 25は、外径が大きい場合のスキュー角度を示す図である。

[図 26]図 26は、外径が小さい場合のスキュー角度を示す図である。

発明を実施するための最良の形態

(第 1の実施の形態） 以下、本発明に係る回転検出器およびトルクセンサの一実施の形態を図 1ないし図 6によって詳細に説明する。ここでは本発明に係る回転検出器によって電動アシスト 自転車用トルクセンサを構成する場合の形態について説明する。なお、図 1において は、要部を破断した状態で描いてある。

[0028] 図 1〜図 6において、符号 1で示すものは、この実施の形態による電動自転車用動 力ユニットを示す。この動力ユニット 1は、図示していない車体フレームのハンガー部 に取付けられるもので、後述するペダルクランク軸 2と、このペダルクランク軸 2に接続 されたペダル（図示せず)を乗員が踏み込んだときの力を検出するためのトルクセン サ 3と、後輪駆動用のモータ 4などを備えている。この動力ユニット 1は、図 1において 左側が車体前側となり、図 1にお 、て右側が車体後側となるように車体フレームに搭 載される。

[0029] この動力ユニット 1の各部品は、車幅方向に分割可能なハウジング 5に支持されて いる。このハウジング 5は、左側半部 5aと右側半部 5bとからなり、車体前側の端部（図 1においては左側の端部）に設けられた取付用ブラケット 6と、後側に設けられた取付 用ブラケット（図示せず）とを介して車体フレームに取付けられている。車体前側の取 付用ブラケット 6は、図 1中に符号 7で示すボルトによって車体フレームに固定されて いる。

[0030] ノ、ウジング 5は、車体前側の端部でペダルクランク軸 2を回転自在に支持し、ぺダ ルクランク軸 2より車体後側でモータ 4を支持している。このモータ 4は、ノ、ウジング 5 の左側半部 5aに取付けられており、出力軸 11に設けられたピ-オン 12と、このピ- オン 12に嚙合する従動ギヤ 13と、従動ギヤ 13の軸心部に介装された一方向クラッ チ（図示せず）とを介してハウジング後部の出力軸 14に接続されている。一方向クラ ツチは、モータ 4の前進方向の回転のみを出力軸 14に伝達するものが用いられてい る。

[0031] 出力軸 14は、従動ギヤ 13を支持しかつ両端部がハウジング 5に回転自在に支持さ れており、ハウジング 5の右側半部 5bから車体右側に突出している。出力軸 14の突 出側端部には、後輪駆動用チェーン（図示せず)を卷掛けるためのスプロケット 15が 設けられている。 このモータ 4の出力は、後述するトルクセンサ 3が検出した踏力の大きさに略比例す るように、制御装置 16によって制御される。

[0032] ペダルクランク軸 2は、車幅方向の両端部が軸受 21, 22によってハウジング 5に回 転自在に支持されており、ハウジング 5を車幅方向に貫通している。ペダルクランク軸 2の車体右側の端部を支持する軸受 22は、ペダルクランク軸 2の車体右側の端部に 回転自在に嵌合されたスプロケット支持用ボス 23の外周部とハウジング 5の右側半 部 5bとの間に介装されている。

[0033] ボス 23は、車体右側の端部がハウジング 5から右側に突出するように形成されて!ヽ る。ボス 23のこの端部には、後輪駆動用チェーン（図示せず)が卷掛けられる人力駆 動用スプロケット 24が螺着されている。チェーンは、この人力駆動用スプロケット 24と 、出力軸 14のスプロケット 15と、図示していないテンションスプロケットと、後輪のフリ 一ホイールとに卷掛けられている。フリーホイールは、動力をチェーン側力 ハブ側 へのみ伝達する一方向クラッチが設けられて 、る。

[0034] ペダルクランク軸 2の両端部には、先端部にペダル（図示せず)を有するペダルクラ ンク 25がそれぞれ取付けられている。また、ペダルクランク軸 2の車体右側の端部で あってハウジング 5から右側に突出する部位には、駆動用レバー 26がスプライン嵌合 により一体に回転するように取付けられている。

[0035] この駆動用レバー 26は、ペダルクランク軸 2を中心として放射状に延びる複数のレ バー本体 26aを有し、人力駆動用スプロケット 24の車体右側に隣接するように位置 付けられている。この駆動用レバー 26とスプロケット 24とは、後述する連結機構 27を 介して外周部どうしが互いに連結されて 、る。

[0036] 連結機構 27は、動力伝達系にお 、てペダルクランク軸側に位置する駆動用レバー 26から踏力をスプロケット 24に伝達するためのものである。この連結機構 27は、駆動 用レバー 26のレバー本体 26aに一体的に設けられた押圧部材（図示せず）と、スプ ロケット 24に一体的に設けられた受圧部材（図示せず)と、これらの押圧部材と受圧 部材との間に軸線方向が回転方向を指向するように弹装された圧縮コイルばね（図 示せず）とから構成されており、駆動用レバー 26とスプロケット 24とにそれぞれこれら の厚み方向（車幅方向）に貫通するように装着されている。 [0037] このように連結機構 27を介して駆動用レバー 26とスプロケット 24とを連結すること により、乗員がペダルを踏み込んだときの踏力が駆動用レバー 26から連結機構 27を 介してスプロケット 24に伝達され、さらにスプロケット 24からチェーンを介して後輪に 伝達される。この前進時には、連結機構 27の圧縮コイルばねが圧縮されることによつ て、スプロケット 24の回転方向の位置に対して駆動用レバー 26の位置が回転方向 の前側にずれる。

[0038] 言い換えれば、このとき、駆動用レバー 26およびペダルクランク軸 2の回転方向の 位置は、車体右側から見た状態で、スプロケット 24に対して時計方向にずれることに なる。この実施の形態によるトルクセンサ 3は、両者の回転方向の位置ずれ量を検出 し、この位置ずれ量に基づいて踏力の大きさを演算によって求める。

[0039] このトルクセンサ 3は、図 1および図 2に示すように、ペダルクランク軸 2と駆動用レバ 一 26など力もなる第 1の回転体と、スプロケット 24に結合されたスプロケット支持用ボ ス 23および後述するスライドガイドリング 35など力もなる第 2の回転体と、この第 2の 回転体と同一軸線上に位置し、この第 2の回転体のスライドガイドリング 35に後述す るスライドガイド手段 34を介して接続されることによって、第 2の回転体に対して相対 回転が制限されかつ軸線方向への移動が許容されたスライダ 33と、このスライダ上 の同一軸線上に固定された移動側磁石 32と、第 1の回転体 (ペダルクランク軸 2)の 同一軸線上に固定されかつ軸線方向への移動が規制された固定側磁石 31と、スラ イダ 33の軸線方向の位置に基づ 、て第 1の回転体と第 2の回転体の回転方向の位 置ずれ量を検出する後述する検出手段とから構成されている。検出手段は、スライダ 33の車体左側の端部に設けられた円筒状の位置検出用磁石 36と、この位置検出用 磁石 36の外周面に隙間をおいて対向するホール素子 37と、このホール素子 37に接 続された制御装置 16の演算手段 38 (図 1参照)などによって構成されている。

[0040] 固定側磁石 31は、この実施の形態においては、図 2に示すように、ペダルクランク 軸 2に嵌合する円筒状に形成された永久磁石力もなり、ペダルクランク軸 2に同一軸 線上で一体回転するように圧入、固定されている。この固定側磁石 31は、ペダルクラ ンク軸 2に一体に形成された環状のつば部 2aによって軸線方向に位置決めされてい る。 [0041] 移動側磁石 32は、円筒状に形成された永久磁石力もなり、その内周面が上述した 固定側磁石 31の外周面に隙間をおいて対向するように後述するスライダ 33に固定 されている。すなわち、固定側磁石 31は、移動側磁石 32の内側に挿入されている。 この移動側磁石 32は、この実施の形態においては、後述するスライダ 33の内周部 に接着されており、ペダルクランク軸 2および固定側磁石 31と同一軸線上であって、 図 2に示すように、軸線方向とは直交する方向から見て固定側磁石 31と重なるような 位置に位置付けられている。この移動側磁石 32はスライダ 33にインサート成形により 一体に形成することもできる。この実施の形態による移動側磁石 32は、スライダ 33が 図 1および図 2に図示した初期位置に位置している状態において、固定側磁石 31に おける車体右側の端部の外周面と対向するような位置に位置付けられている。

[0042] これらの固定側磁石 31と移動側磁石 32は、図 3に示すように、外周面と内周面とに それぞれ径方向に並ぶように多数の磁極 42, 42 · · · ·が形成されている。これらの磁 極 42は、例えば外周面側が N極の場合には内周面側が S極になるように、磁石の径 方向に着磁することによって形成されており、軸線方向の一端力 他端に延びるよう に外周面と内周面とに形成されている。

[0043] これらの磁極 42は、周方向に隣接する磁極 42とは極性が異なり、軸線方向の一端 力 他端に向力 にしたがって周方向の一方へ変位するように形成されて 、る。この 実施の形態によるこれらの磁極 42は、固定側磁石 31および移動側磁石 32の軸心を 中心として描 ヽた仮想の螺旋の一部をなす形状、すなわち螺旋状に形成されて 、る 。移動側磁石 32は、固定側磁石 31より外径と内径とが大きくかつ軸線方向に短くな るように形成されて ヽるが、固定側磁石 31と同一の着磁パターンとなるように形成さ れている。この実施の形態による固定側磁石 31と移動側磁石 32の磁極 42は、車体 に装備された状態で車体右側（図 3にお ヽては上側）カゝら見て車体左側に向けて反 時計方向に捩られる螺旋の一部となるような形状に形成されている。円筒状に形成さ れた移動側磁石 32の径方向の厚みは、固定側磁石 31の厚みより薄くなるように形 成されている。

[0044] 移動側磁石 32を保持するスライダ 33は、図 2に示すように、合成樹脂によって円筒 状に形成されている。このスライダ 33の車体右側の端部には、他の部位より外径が 大きくなる大径部 43が形成され、車体左側の端部には小径部 44が形成されて 、る。 大径部 43は、スライドガイドリング 35の外周面に摺動自在に嵌合するように形成され ている。

[0045] スライドガイドリング 35は、スプロケット支持用ボス 23の車体左側の端部に嵌合し支 持されている。また、このスライドガイドリング 35は、その内周部に形成された係合溝 4 5と、ボス 23に立設されたピン 46との係合により、このボス 23に対して回転方向への 移動が規制され、ボス 23と一体に回転する。

[0046] スライダ 33の小径部 44は、ペダルクランク軸 2の外周面に摺動自在に嵌合するよう に形成されており、外周部において後述する位置検出用磁石 36を保持している。す なわち、この実施の形態によるスライダ 33は、後述するスライドガイド手段 34が設けら れて 、な 、状態ではスライドガイドリング 35とペダルクランク軸 2との両方に対して回 転方向と軸線方向とに移動自在に両部材に嵌合している。また、このスライダ 33は、 これら二箇所の嵌合部分の間となる軸線方向の中央部において移動側磁石 32を保 持するとともに、車体左側の端部において位置検出用磁石 36を保持している。

[0047] このスライダ 33の大径部 43には、スライドガイド手段 34の一部を構成するピン 51が 径方向の内側に突出するように立設されている。このピン 51は、大径部 43を周方向 に 3等分する位置にそれぞれ立設され、スライドガイドリング 35の外周部の三箇所に 形成された凹溝 52内に摺動自在に嵌入している。これらの凹溝 52は、この実施の形 態においては、図 5に示すように、固定側磁石 31および移動側磁石 32の磁極 42と 同一の傾斜角度であって、かつ逆向き、すなわち車体に装備された状態で車体右側 (図 3においては上側）から見て車体左側に向けて時計方向に捩られる螺旋の一部と なるような形状に形成されている。なお、凹溝 52の捩れ方向を磁極 42と同方向とす ることもできるが、その場合、傾斜角度を磁極 42の傾斜角度とは異なる角度に設定し なければ、スライダ 33をスライドガイドリング 35に対して移動させることはできない。異 なる傾斜角度としては、スライドガイドリング 35の摺動性や、スライダ 33の目標とする 移動量の大きさなどによって適宜変更することができる。さらに、凹溝 52は、軸線方 向にストレートであってもよい。この凹溝 52とピン 51とによって本発明でいうスライドガ イド手段 34が構成されている。すなわち、スライダ 33は、スライドガイド手段 34を介し てスライドガイドリング 35に接続されることによって、スライドガイドリング 35を有する第 2の回転体に対して相対回転が制限されかつ軸線方向への移動が許容されることに なる。

凹溝 52を有するスライドガイドリング 35は、ピン 51が凹溝 52に沿って円滑に移動 することができるように、摩擦係数の小さ!/ヽ合成樹脂によって形成されて ヽる。

[0048] このスライダ 33は、外力が加えられて ヽな ヽ状態では、固定側磁石 31と移動側磁 石 32との互いに及ぼし合う磁力が安定した位置、例えば固定側磁石 31の N極に移 動側磁石 32の S極が対向する位置に静止する。

[0049] この状態で固定側磁石 31を移動側磁石 32に対して車体右側から見て時計方向に 回転させることによって、移動側磁石 32は、磁力によって引かれ (または反発され)、 固定側磁石 31と同一の方向に連れ回ろうとする。このとき、スライダ 33のピン 51がス ライドガイドリング 35の凹溝 52に係合しているため、自由な連れ回りが規制されて両 磁石 31, 32間に回転方向のずれが発生する。そして、これら固定側磁石 31と移動 側磁石 32の互いに対向する磁極 42が螺旋状に形成されていることから、移動側磁 石 32は、いわゆるねじの作用と同様の作用により磁力からなる軸線方向への付勢力 によって付勢され、スライダ 33とともに車体左側に移動する。

[0050] スライダ 33は、 3本のピン 51が凹溝 52内を移動することにより、図 1と図 2とに図示 した初期位置と、この初期位置力 車体左側に移動する移動位置（図示せず)との間 で、スライドガイドリング 35に対して螺旋に沿って回転方向に変位しながら軸方向に 移動する。この実施の形態によれば、凹溝 52の捩れ方向が磁極 42とは逆方向となる ように形成されているから、ピン 51は、凹溝 52内を円滑に車体左側に移動する。 スライダ 33に対する移動側磁石 32の回転方向の取付位置は、スライダ 33が初期 位置に位置している状態で、固定側磁石 31との間で生じる吸引力が最大となるよう な位置に位置付けられて ヽる。

[0051] すなわち、この実施の形態による移動側磁石 32は、電動自転車が前進する方向へ ペダルクランク軸 2が回転する状態において、固定側磁石 31が移動側磁石 32に対 して回転方向の前方（車体右側力 見て時計方向）へ相対的に回転することによって 、固定側磁石 31と同一の方向に回転しながら車体左側へ移動することになる。なお 、固定側磁石 31と移動側磁石 32の磁極 42は、 N極と S極とが周方向に少なくとも 1 つずつ並ぶように形成することによって、この実施の形態と同等の効果を奏する。

[0052] 位置検出用磁石 36は、円筒状に形成された永久磁石力もなり、内部にスライダ 33 の小径部 44を嵌合させ、この小径部 44に同一軸線上に位置する状態で接着されて いる。この位置検出用磁石 36は、図 4に示すように、径方向に着磁され、軸線方向の 一端部が N極になるとともに他端部が S極になるように形成されている。なお、この位 置検出用磁石 36は、スライダ 33にインサート成形によって一体的に形成することが できる。

[0053] この位置検出用磁石 36の外周面と対向するホール素子 37は、図 2に示すように、 スライダ 33を径方向の外側から覆う筒状に形成されたセンサ用ケース 53に取付けら れている。このホール素子 37は、磁界の強さ（磁束密度の大きさ）を検出し、この強さ を示す検出信号を制御装置 16に送出する。この実施の形態によれば、このホール素 子 37によって本発明でいう位置検出用センサが構成されている。

この実施の形態によるホール素子 37は、磁束密度の大きさに対応して出力がいわ ゆるアナログ的に変化するものが使用されている。この実施の形態では、ホール素子 37としてホール ICを使用している。なお、位置検出用磁石 36の磁界の強さを検出す るに当たっては、ホール ICとは異なる他の種類のホール素子の他に、例えばリードス イッチなどの他の磁気センサを使用することができる。

[0054] センサ用ケース 53は、ハウジング 5に回転が規制されかつペダルクランク軸 2によつ て軸線方向への移動が規制された状態でノ、ウジング 5に支持されている。ホール素 子 37は、このハウジング 5に対して回転する位置検出用磁石 36の磁束を検出する。 このホール素子 37が検出する位置検出用磁石 36の磁束密度の大きさは、位置検出 用磁石 36の軸線方向の位置に対応して変化する。このため、ホール素子 37により磁 束密度の大きさを検出することによって、位置検出用磁石 36の軸線方向の位置を検 出することができる。

[0055] このホール素子 37から検出信号が送られた制御装置 16は、位置検出用磁石 36の 軸線方向の位置を検出し、この位置に基づ!/、て演算により固定側磁石 31と移動側 磁石 32の回転方向の位置ずれ量、換言すれば駆動用レバー 26の人力駆動用スプ ロケット 24に対する回転方向のずれ量を求め、さらに、このずれ量力も踏力の大きさ を求める。このように踏力の大きさを検出した後、制御装置 16は、モータ 4の出力を 踏力の大きさに略比例するように制御する。

[0056] このように構成されたトルクセンサ 3を有する電動自転車用動力ユニット 1にお!/、て は、前進時にペダルクランク軸 2が無負荷となるような状態で回転する場合、連結機 構 27の圧縮コイルばねは圧縮されず、駆動用レバー 26と人力駆動用スプロケット 24 とが同期して回転し、ペダルクランク軸 2、ボス 23、スライドガイドリング 35なども同期 して回転する。

[0057] このとき、固定側磁石 31と移動側磁石 32との回転方向の位置ずれが発生しないた め、スライダ 33は軸線方向に移動しない。

すなわち、ペダルクランク軸 2 (駆動用レバー 26)と人力駆動用スプロケット 24とが 同期して回転する場合、移動側磁石 32を有するスライダ 33は、移動側磁石 32と固 定側磁石 31とが磁力により吸引し合った状態が維持されペダルクランク軸 2と同期し て回転する。

[0058] この動力ユニット 1において、ペダルクランク軸 2にカ卩えられた乗員の踏力が増大す ると、駆動用レバー 26と人力駆動用スプロケット 24との間に介装された圧縮コイルば ねが圧縮されることにより駆動用レバー 26が人力駆動用スプロケット 24に対して回転 方向に位置ずれを起こす。このとき、駆動用レバー 26の回転方向の位置は、スプロ ケット 24の回転方向の位置に較べて圧縮コイルばねの圧縮分だけ回転方向の前方 に移動することになる。

[0059] このように両者に回転方向の位置ずれが生じることにより、駆動用レバー 26と一体 に回転する固定側磁石 31は、人力駆動用スプロケット 24と一体に回転する移動側 磁石 32に対して回転方向に位置ずれを起こす。この場合、移動側磁石 32に対して 固定側磁石 31が回転方向に変位する。

[0060] 固定側磁石 31の回転方向の位置が移動側磁石 32の回転方向の位置に対してず れると、これらの磁石 31, 32は磁力によって互いに吸引し合っているから、移動側磁 石 32は、磁力によって固定側磁石 31の移動する方向、すなわち回転方向の前方へ 引かれる。しかし、移動側磁石 32を有するスライダ 33は、人力駆動用スプロケット 24 側のスライドガイドリング 35の凹溝 52にピン 51を介して連結されているため、スライダ 33は、スライドガイドリング 35に対して相対回転が制限され、かつこれらの固定側磁 石 31および移動側磁石 32の磁極 42は螺旋状に着磁されて ヽるために、固定側磁 石 31の移動側磁石 32に対する相対的な回転により、移動側磁石 32にこれを軸線方 向へ付勢するような磁力が作用する。

[0061] この実施の形態による移動側磁石 32は、このように磁力により軸線方向に付勢され ることによって、スライダ 33とともにスライドガイドリング 35に対して車体左側に移動す る。このとき、スライドガイドリング 35の凹溝 52は捩れ方向が磁極 42とは逆方向の螺 旋状に形成されているから、スライダ 33が上記方向に移動するときのピン 51と凹溝 5 2との摩擦抵抗が小さくなり、スライダ 33が円滑に移動する。

[0062] このようにスライダ 33が車体左側に移動すると、位置検出用磁石 36の位置の変化 をホール素子 37が検出し、制御装置 16が位置検出用磁石 36 (スライダ 33)の軸線 方向への移動量に基づいて踏力の大きさを求める。そして、制御装置 16は、モータ 4の出力を踏力と比例するように制御する。この結果、この電動自転車用動力ュニッ ト 1においては、踏力と、この踏力に略比例するモータ 4の動力とによって後輪を駆動 すること〖こなる。

[0063] したがって、この実施の形態によるトルクセンサ 3を構成する回転検出器は、固定側 磁石 31と移動側磁石 32の相対的な回転を磁力によって軸線方向への移動に変え るものである力ら、この変換をカムとカムフォロアとによって機械的に行う装置に較べ て面圧の制約を受けることがなぐスキュー角度を大きくとることができる。このため、こ の実施の形態によれば、ペダルクランク軸 2と駆動用レバー 26など力もなる第 1の回 転体が、人力駆動用スプロケット 24、スプロケット支持用ボス 23およびスライドガイドリ ング 35など力 なる第 2の回転体に対して相対回転するときの回転角度と、スライダ 3 3の軸線方向への移動量との割合を最適になるように設定しながら、径方向に小型 ィ匕された回転検出器を製造することができる。

[0064] また、上述した回転検出器は、固定側磁石 31および移動側磁石 32の磁力により 回転方向のずれを軸線方向の移動に変換し、この移動量に基づ 、て回転方向の位 置ずれ量を検出するものであるから、透磁率の変化を利用する従来の回転検出器（ト ルクセンサ）に較べて磁界の変化を検出するコイルは不要になる。

このため、この実施の形態による回転検出器（トルクセンサ 3)においては、消費電 力量を少なく抑えながら、二つの回転体 (ペダルクランク軸 2と人力駆動用スプロケッ ト 24)の回転方向の位置ずれを検出し、これらの回転体に回転方向の位置ずれを起 こさせた踏力（トルク)の大きさを検出することができる。

[0065] また、この実施の形態によるトルクセンサ 3に用いられている回転検出器は、固定側 磁石 31および移動側磁石 32の磁力によって移動したスライダ 33の軸線方向への移 動量を検出するものであるから、単純な形状の部品を使用して構成することができる 。このため、このトルクセンサ 3においては、二つの回転体（ペダルクランク軸 2と人力 駆動用スプロケット 24)の回転方向の位置ずれを検出するに当たって、スリットや突 条の捩り方向の変形量を磁気的に検出する構成の従来の磁歪式トルクセンサや、複 数の遊星歯車機構を使用するトルクセンサに較べて、構造が簡単で、しかも一般的 な材料を使用して構成することができるから、安価に製造することができる。

[0066] この実施の形態によるトルクセンサ 3においては、固定側磁石 31と移動側磁石 32 は螺旋状に着磁されているから、移動側磁石 32を軸線方向に付勢する磁力は、固 定側磁石 31と移動側磁石 32との回転方向の位置ずれ量が増大するにしたがって次 第に大きくなる。

[0067] このため、この実施の形態によれば、駆動用レバー 26と人力駆動用スプロケット 24 との相対的な位置ずれ量の変化に略比例するように移動側磁石 32を軸線方向に移 動させることができるから、回転方向の位置ずれ量、すなわち駆動用レバー 26と人力 駆動用スプロケット 24との回転方向の位置ずれを起こさせたトルク (踏力）の大きさを 正確に検出することができる。

[0068] この実施の形態によるトルクセンサ 3においては、例えば図 6に示すように、位置検 出用磁石 36に回転検出用磁石 61を設け、この回転検出用磁石 61の磁界を検出す る回転検出用ホール素子 62を装備することができる。回転検出用磁石 61は、位置 検出用磁石 36と同様に円筒状に形成し、位置検出用磁石 36の例えば車体左側の 端部に固定する。また、この回転検出用磁石 61は、位置検出用磁石 36と一体に形 成し、所定の位置に着磁することによって形成することもできる。 [0069] この回転検出用磁石 61の着磁パターンは、外周面に多数の N極 61aと S極 61bと が周方向に交互に繰り返し並ぶように形成されている。この構成を採ることにより、ぺ ダルクランク軸 2と略等しい回転数で回転するスライダ 33の回転数を回転検出用ホ ール素子 62によって検出することができる。このようにペダルクランク軸 2またはこれと 同等の回転体 (人力駆動用スプロケット 24)の回転数を検出することができるようにな ると、電動自転車用動力ユニット 1においては車速を演算によって求めることができる ようになる。

[0070] このため、この車速と踏力とを利用することにより、例えば電動式の自動変速機（図 示せず)を装備した電動自転車においては、変速を自動で行うことが可能になる。す なわち、上り坂を走行するときなどにおいて、ペダルクランク軸 2が低速で回転してい るにもかかわらず踏力が相対的に大きくなつているような場合には、変速機のギヤ比 を自動的に下げ、乗員の負荷を軽減することができるようになる。

[0071] この実施の形態によるトルクセンサ 3においては、スライダ 33の軸線方向への移動 のガイドとなる凹溝 52を磁極 42と同一の傾斜角度であって、かつ捩れ方向が磁極 4 2とは逆方向になる螺旋状に形成する例を示したが、この凹溝 52は、傾斜角度を磁 極 42の傾斜角度とは異なる角度に設定することにより磁極 42と同じ捩れ方向の螺旋 状に形成してもよぐまたペダルクランク軸 2の軸線と平行に形成することもできる。凹 溝 52をペダルクランク軸 2の軸線と平行に形成する場合、スライダ 33は、スライドガイ ドリング 35に対して回転方向に変位することはなぐ軸線方向のみに移動することに なる。

[0072] また、上記とは反対に、スライドガイドリング 35の凹溝 52を螺旋状に形成し、固定側 磁石 31と移動側磁石 32の磁極 42をペダルクランク軸 2の軸線と平行に形成すること もできる。この場合、螺旋状の凹溝 52とピン 51とが実質的にトルクカムとして機能し、 移動側磁石 32が固定側磁石 31との間で作用する磁力により回転方向の前方へ付 勢されること〖こよって、スライダ 33がスライドガイドリング 35に対して車体左側へ移動 することになる。なお、上述した実施の形態においては、スライダ 33にピン 51を立設 するとともにスライドガイドリング 35に凹溝 52を形成する例を示したが、スライダ 33の 内周部に凹溝 52を形成するとともに、この凹溝 52に係入するピン 51をスライドガイド リング 35に立設することもできる。

[0073] (第 2、第 3の実施の形態）

本発明に係るトルクセンサに用いるスライドガイド手段は、第 1の実施の形態で示し た凹溝 52とピン 51とによって構成する他に、図 7および図 8に示すように、永久磁石 によって構成することができる。

図 7は第 2の実施の形態によるトルクセンサを示す断面図、図 8は第 3の実施の形 態によるトルクセンサを示す断面図で、これらの図において、図 1〜図 6によって説明 したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜 省略する。

[0074] 図 7に示すトルクセンサ 3のスライドガイド手段 34は、スライドガイドリング 35の車体 左側の端部に固着した円筒状の永久磁石力もなる外側磁石 63と、この外側磁石 63 の径方向の内側に位置付けられた円筒状の永久磁石力 なる内側磁石 64とによつ て構成されている。

外側磁石 63は、スライドガイドリング 35に同一軸線上に位置するように支持されて いる。この外側磁石 63の軸線方向の長さは、固定側磁石 31の軸線方向の長さと同 等の長さとなるように形成されて ヽる。

[0075] 内側磁石 64は、移動側磁石 32の外周部に嵌合し固着しており、移動側磁石 32と 同一軸線上に位置する状態でこの移動側磁石 32とともにスライダ 33に支持されてい る。この内側磁石 64の外周面と、外側磁石 63の内周面との間には、微小な隙間が 形成されている。この実施の形態によるスライダ 33は、車体左側に形成された小径 部 44がペダルクランク軸 2に摺動自在に嵌合し、ペダルクランク軸 2に回転自在かつ 軸線方向に移動自在に支持されて 、る。

[0076] これらの外側磁石 63と内側磁石 64の着磁パターンは、これら両磁石どうしが磁力 によって互いに吸引または反発し合い、内側磁石 64の回転に伴って外側磁石 63が 一体的に回転するように設定されている。例えば、これらの外側磁石 63と内側磁石 6 4の磁極は、図 6に示した回転検出用磁石 61の磁極 (N極 61a、 S極 61b)と同等に 形成することができる。

[0077] すなわち、これらの外側磁石 63と内側磁石 64とは、外周面と内周面とに磁極が形 成されるように径方向に着磁され、これら磁極は、軸線方向の一端から他端へペダル クランク軸 2の軸線と平行に延び、かつ周方向に多数形成される。また、隣接する磁 極どうしは、極性が異なるように形成される。

[0078] 外側磁石 63と内側磁石 64の磁極は、上述したようにペダルクランク軸 2の軸線と平 行に延びるように形成する他に、第 1の実施の形態で示した固定側磁石 31および移 動側磁石 32の磁極 42のように螺旋状に形成することができる。この構成を採る場合 、スライダ 33は第 1の実施の形態で示したスライダ 33と同様に回転方向に変位しな 力 軸線方向に移動することになる。また、外側磁石 63と内側磁石 64の磁極を螺旋 状に形成する場合、固定側磁石 31と移動側磁石 32の磁極 42をペダルクランク軸 2 の軸線と平行に形成することもできる。

[0079] 図 8に示すトルクセンサ 3のスライドガイド手段 34は、スライドガイドリング 35の車体 左側の端部に固着した円筒状の永久磁石力もなる外側磁石 63と、この外側磁石 63 の径方向の内側に位置付けられたリング状の永久磁石力 なる内側磁石 64とによつ て構成されている。

外側磁石 63は、スライドガイドリング 35に同一軸線上に位置するように支持されて いる。この外側磁石 63の軸線方向の長さは、固定側磁石 31の軸線方向の長さと同 等の長さとなるように形成されて ヽる。

[0080] 内側磁石 64は、スライダ 33の大径部 43における車体右側の端部にスライダ 33と 同一軸線上に位置するように固着されている。これらの外側磁石 63と内側磁石 64の 着磁パターンは、図 7に示したトルクセンサ 3の外側磁石 63、内側磁石 64と同様に設 定されている。すなわち、図 8に示すトルクセンサ 3においても、外側磁石 63、内側磁 石 64の磁極をペダルクランク軸 2の軸線と平行に形成する形態と、これら両磁石 63, 64の磁極を螺旋状に形成する形態と、これら両磁石 63, 64の磁極を螺旋状に形成 するとともに固定側磁石 31および移動側磁石 32の磁極 42をペダルクランク軸 2の軸 線と平行に形成する形態とを採ることができる。

[0081] 上述した第 1の実施の形態または第 2、第 3の実施の形態においては、移動側磁石 32が車体右側に位置する初期位置カゝら車体左側へ移動する例を示したが、本発明 に係る回転検出器においては、このような限定にとらわれることなぐ軸線方向に移動 可能な移動側磁石 32が車体左側に位置する初期位置から車体右側へ移動する構 成を採ることができる。また、移動側磁石 32の回転する方向も上記実施の形態で示 す方向とは逆方向とすることができる。

[0082] (第 4の実施の形態）

請求項 8な 、し請求項 10に記載した発明に係るトルクセンサの一実施の形態を図 9ないし図 16によって詳細に説明する。

図 9は第 4の実施の形態による電動自転車用動力ユニットの平面図で、同図におい ては要部を破断した状態で描いてある。図 10は図 9に示すトルクセンサを拡大して示 す断面図である。図 11A、図 11B、図 12Aおよび図 12Bは固定側磁石および移動 側磁石の 2種類の着磁パターンを説明するための図で、図 11Aと図 12Aは軸線方 向から見た状態を示す側面図、図 11Bと図 12Bは平面図である。図 11Aと図 12Aに おいては、磁石の周方向の一部を省略した状態で描いてある。図 13は図 10におけ る XIII— XIII線断面図である。図 14A、図 14B、図 15Aおよび図 15Bは一組の磁石 の他の着磁例を示す図で、図 14Aと図 15Aは磁石の軸線方向から見た状態を示す 側面図、図 14Bと図 15Bは平面図である。図 16は図 14A, Bに示す磁石と、図 15A , Bに示す磁石とを組み合わせて使用した場合における位相角と反発力との関係を 示すグラフである。これらの図において、図 1〜図 8によって説明したものと同一もしく は同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。

[0083] この実施の形態による電動自転車用動力ユニット 1のトルクセンサ 3は、ペダルクラ ンク軸 2の軸線方向の中央部に後述する円筒状のスライダ 71を介して軸線方向に移 動自在に支持されたリング状の永久磁石からなる移動側磁石 72と、この移動側磁石 72の車体右側（図 9、図 10においては上側）の端面に対向する固定側磁石 73と、移 動側磁石 72より車体左側に位置し移動側磁石 72とともにスライダ 71に支持された位 置検出用磁石 36と、この位置検出用磁石 36の車体左側の端面に対向する位置検 出用ホール素子 37とを備えて 、る。

[0084] 移動側磁石 72は、図 11Aおよび図 11Bに示すように、周方向に多極を有するよう に形成されている。詳述すると、この移動側磁石 72は、軸線方向の両端面に多数の 磁極 74が形成されるように軸線方向に着磁されている。これらの磁極 74は、周方向 に並ぶように形成され、隣り合う磁極 74とは極性が異なるように形成されている。この 実施の形態においては、各磁極 74の周方向の幅は、図 11Aおよび図 11Bに示すよ うに、全ての N極 74aと全ての S極 74bとにお!、て略等しくなるように形成されて!、る。 なお、これらの磁極 74の周方向の幅は、図 12Aおよび図 12Bに示すように、不均一 となるように形成することができる。図 12Aおよび図 12Bに示す磁極 74の N極 74aの 形成幅は、全てにおいて一定になるように形成され、 S極 74bの形成幅は、同図の左 側に位置する S極 74bから右側に向力 にしたがって次第に狭くなるように形成され ている。

[0085] このように着磁された移動側磁石 72は、図 10に示すように、内周部にスライダ 71が 嵌入し、このスライダ 71に固着している。

スライダ 71の内周部は、ペダルクランク軸 2の外周部に摺動自在に嵌合している。 このスライダ 71と、移動側磁石 72、固定側磁石 73および位置検出用磁石 36と、ぺ ダルクランク軸 2とは、同一軸線上に位置付けられている。

[0086] スライダ 71とペダルクランク軸 2との嵌合部は、図 10および図 13に示すように、スラ イダ 71の内周部に径方向の内側に向けて突設された二つの突条 75がペダルクラン ク軸 2のガイド溝 76に摺動自在に嵌合する構造が採られている。突条 75は、スライダ 71の軸線方向に延びるように形成され、かつペダルクランク軸 2の外周を 2分するよう な位置に設けられている。

[0087] ガイド溝 76は、ペダルクランク軸 2の外周部に軸線方向に延びるように形成されて いる。このガイド溝 76に突条 75が嵌合することにより、スライダ 71と移動側磁石 72と は、ペダルクランク軸 2に軸線方向に移動自在に支持されることになる。この実施の 形態においては、スライダ 71の突条 75とガイド溝 76とによって、本発明でいうスライド ガイド手段が構成されて 、る。

[0088] また、スライダ 71は、その車体左側の端部に接続された圧縮コイルばね 77によって 車体右側へ付勢され、ペダルクランク軸 2の周方向に形成されたつば部 2aに車体左 側から押し付けられ右方への移動が規制されている。スライダ 71は、このようにつば 部 2aによって右方へ移動が規制される位置を初期位置として、この初期位置力 圧 縮コイルばね 77の弹発力に杭して車体左側へ移動する。 [0089] 圧縮コイルばね 77は、スライダ 71と、ペダルクランク軸 2の車体左側の端部に取付 けられた受圧部材 78との間に弹装されている。圧縮コイルばね 77の車体右側の先 端部 77aは、車体右側（図 10において上側）に延びるように形成されてスライダ 71の 係合孔 71aに係合し、車体左側の先端部 77bは、車体左側に延びるように形成され て受圧部材 78の係合孔 78aに係合して 、る。

この実施の形態による圧縮コイルばね 77は、ばね特性がいわゆる線形になる一般 的なものが用いられている。なお、この圧縮コイルばね 77としては、ばね特性が非線 形となるちのを使用することちできる。

[0090] 移動側磁石 72と対向する固定側磁石 73は、移動側磁石 72と同一寸法のリング状 に形成されており、図 11A、図 11B、図 12Aおよび図 12Bに示すように、移動側磁 石 72と同等の着磁パターンとなるように着磁されて磁極 74が設けられている。すなわ ち、固定側磁石 73の軸線方向の端面にも多数の N極 74aと S極 74bとが周方向に交 互に並ぶように形成されて!ヽる。

[0091] この固定側磁石 73は、スプロケット支持用ボス 23の車体左側の端部にペダルクラ ンク軸 2と同一軸線上に位置する状態で固着し支持されている。また、この固定側磁 石 73は、移動側磁石 72との間に所定の隙間が形成されるようにスプロケット支持用 ボス 23に取付けられて!/、る。

[0092] この固定側磁石 73と移動側磁石 72の周方向の位置は、ペダルクランク軸 2が人力 駆動用スプロケット 24に対して回転方向へ位置ずれを起こして 、な 、状態で、移動 側磁石 72および固定側磁石 73の磁力からなる反発力と圧縮コイルばね 77の弹発 力とが釣り合うような位置に設定されている。さらに、これらの移動側磁石 72および固 定側磁石 73は、移動側磁石 72が固定側磁石 73に対して車体右側から見て時計方 向に回ることによって、両磁石に作用する反発力が増大するように構成されて ヽる。

[0093] すなわち、このトルクセンサ 3においては、ペダルクランク軸 2と人力駆動用スプロケ ット 24とが一体に回転する状態 (初期状態)から踏力の増大に起因してペダルクラン ク軸 2が人力駆動用スプロケット 24に対して回転方向の前側に回ると（回転位相差が 生じると）、反発力が圧縮コイルばね 77の弹発カを上回るようになる。このことから、こ のトルクセンサ 3においては、この反発力によって移動側磁石 72が圧縮コイルばね 7 7の弹発カに抗して車体左側に移動する。

[0094] この実施の形態による位置検出用磁石 36は、移動側磁石 72および固定側磁石 7 3と同一寸法のリング状に形成されており、スライダ 71の外周部であって、移動側磁 石 72の車体左側に隣接する位置に、ペダルクランク軸 2と同一軸線上に位置するよ うに固着されている。この位置検出用磁石 36の着磁パターンは、第 1の実施の形態 で示した位置検出用磁石 36 (図 6参照）と同様に、 N極と S極とが軸線方向に並ぶよ うに着磁されている。なお、この実施の形態によるトルクセンサ 3においては、位置検 出用磁石 36を移動側磁石 72と一体に形成することができる。この構成を採るに当た つては、移動側磁石 72の車体右側の端部と車体左側の端部とで磁極の構成を変え る。この場合、移動側磁石 72の車体右側の端部は、周方向に多極となるように着磁 され、車体左側の端部は、軸端面に例えば N極が形成され、外周面に S極が形成さ れるように着磁される。

[0095] この位置検出用磁石 36の車体左側の端面に対向する位置検出用ホール素子 37 は、位置検出用磁石 36から軸線方向に所定距離だけ離間した位置に位置付けられ ており、この動力ユニット 1のハウジング 5に図示していないブラケットを介して支持、 固定されている。

この実施の形態によるホール素子 37は、位置検出用磁石 36との間の距離に対応 して (磁束密度の大きさに対応して）出力が 、わゆるアナログ的に変化するものが用 いられ、磁束密度の大きさを示す検出信号を制御装置 16に送出するように構成され ている。

[0096] この実施の形態によるトルクセンサ 3においては、乗員の踏力が大きくなつたときな どでペダルクランク軸 2が人力駆動用スプロケット 24に対して回転方向の前方に相対 的に移動することにより、移動側磁石 72と固定側磁石 73との反発力と圧縮コイルば ね 77の弹発力とが釣り合う状態力 反発力が上回る状態に移行する。このように反 発力が圧縮コイルばね 77の弹発カを上回ることによって、移動側磁石 72が位置検 出用磁石 36とともに車体左側に移動する。

[0097] このとき、ホール素子 37が位置検出用磁石 36との間の距離を検出し、制御装置 16 が演算によってトルク (踏力）の大きさを求め、モータ 4の出力を踏力に略比例するよ うに増大させる。一方、踏力が消失し、ペダルクランク軸 2と人力駆動用スプロケット 2 4との回転方向の位置ずれが解消されたときには、移動側磁石 72は圧縮コイルばね 77の弹発力によって初期位置に復帰する。この結果、制御装置 16はモータ 4への給 電を停止する。

[0098] したがって、この実施の形態によるトルクセンサ 3においては、移動側磁石 72と固定 側磁石 73とに作用する磁力からなる反発力と、圧縮コイルばね 77の弹発力とが釣り 合う状態と、この弾発力より反発力のほうが大きくなる状態とが切り替わることにより、 いわゆる ON, OFF的に踏力の増減を検出することになる。このため、このトルクセン サ 3によれば、ペダルクランク軸 2に人力駆動用スプロケット 24に対して回転方向の 位置ずれを起こすようなトルクが加えられたことを確実に検出することができる。

[0099] この実施の形態によるトルクセンサ 3においては、移動側磁石 72が初期位置に位 置している状態において、移動側磁石 72と固定側磁石 73との間に生じる反発力と、 圧縮コイルばね 77の弹発力とが釣り合い、ペダルクランク軸 2と人力駆動用スプロケ ット 24とに回転位相差が生じることによって釣り合い状態が解消されるように構成され ている。このため、このトルクセンサ 3においては、反発力の増加と移動側磁石 72の 移動とが略同時に起こるようになるから、回転位相差が発生したときに応答性よく移 動側磁石 72を移動させることができる。したがって、ペダルクランク軸 2に人力駆動用 スプロケット 24に対して回転方向の位置ずれを起こすように加えられたトルクの大きさ を正確に検出することができる。

[0100] この実施の形態によるトルクセンサ 3において、圧縮コイルばね 77としてばね特性 が非線形のものを使用することにより、移動側磁石 72をペダルクランク軸 2と人力駆 動用スプロケット 24との回転方向の位置ずれ量の変化に略比例するように移動させ ることができるようになる。この構成を採ることにより、ペダルクランク軸 2に回転方向の 位置ずれを起こすように加えられたトルク (踏力）の大きさをより一層正確に検出する ことができる。

[0101] この実施の形態によるトルクセンサ 3の移動側磁石 72と固定側磁石 73は、軸線方 向に着磁され、軸線方向の両端面に磁極 74が形成されている。このため、これら両 磁石 72, 73間で作用する吸引力または反発力を軸線方向に作用させることができる から、磁力を効率よく利用することができる。この実施の形態によるトルクセンサ 3にお いては、移動側磁石 72および固定側磁石 73の着磁パターンを図 12Aおよび図 12 Bに示すように不等ピッチとなるように形成することにより、吸引力または反発力の大 きさを回転方向の位置ずれ量に対応するように変化させることができる。このため、こ の構成を採ることにより、軸線方向に移動する移動側磁石 72をより一層円滑にかつ 正しく移動させることができるようになる。

[0102] この実施の形態によるトルクセンサ 3においては、移動側磁石 72と固定側磁石 73と に作用する反発力と、圧縮コイルばね 77の弹発力とが初期位置において釣り合うよ うに構成されている力 本発明に係るトルクセンサ（回転検出器）は、移動側磁石 72と 固定側磁石 73とに吸引力を作用させ、この吸引力を初期位置においてばねの弹発 力と釣り合わせる構成を採ることができる。この場合、移動側磁石 72を固定側磁石 7 3とは反対方向に引く引張りばねを用いる形態と、移動側磁石 72を固定側磁石 73側 カゝら固定側磁石 73とは反対方向に押す圧縮コイルばねを用いる形態とを採ることが できる。また、この場合は、ペダルクランク軸 2と人力駆動用スプロケット 24とに回転位 相差が生じることによって吸弓 I力が低減するように構成する。

[0103] このような構成を採る場合、回転位相差が増大することにより吸引力が低下し、ばね の弹発力で移動側磁石 72が車体左側に移動するから、回転位相差が解消されたと きに吸引力によってでは移動側磁石 72を初期位置に正確に戻すことができなくなる おそれがある。このため、この形態を採る場合は、移動側磁石 72の軸線方向への移 動量を規制するストッパーを装備し、回転位相差が解消されたときには移動側磁石 7 2が吸引力によって初期位置に復帰できるようにすることが望ま 、。

[0104] この実施の形態を採るに当たっては、移動側磁石 72と固定側磁石 73とのうち一方 を図 14Aおよび図 14Bに示すように着磁させ、他方を図 15Aおよび図 15Bに示すよ うに着磁させることができる。

これらの図に示す磁石も軸線方向に着磁されている。図 14Aおよび図 14Bに示す 磁石の N極 74aと S極 74bは、環状の磁石を周方向に 4等分するような位置にそれぞ れ形成されている。各 N極 74aは、周方向の一方（図 14Aにおいては反時計方向） に向力うにしたがって径方向の幅が漸次狭くなるように形成され、逆に各 S極 74bは 径方向の幅が漸次広くなるよう形成されている。

図 15Aおよび図 15Bに示す磁石も環状の磁石を周方向に 4等分するような位置に それぞれ形成されている。図 15Aおよび図 15Bに示す磁石の N極 74cは、 S極 74d より周方向の幅が狭くなるように形成されている。

[0105] このように磁極 74が形成された移動側磁石 72または固定側磁石 73は、 N極どうし（ N極 74aと N極 74c)が互いに対向する状態で軸線方向に同一軸線上に位置するよ うに並べて使用される。図 14Aにおいては、同図に図示した移動側磁石 72の N極 7 4aと対向する固定側磁石 73の N極 74cを波線によって示す。

[0106] 移動側磁石 72と固定側磁石 73とを図 14A、図 14B、図 15Aおよび図 15Bに示す ように着磁させることにより、図 14A中に波線の矢印で示すように、図 14Aおよび図 1 4Bに図示した磁石に対して他方の図 15 Aおよび図 15Bに図示した磁石が時計方向 に回転することによって、 N極どうし (N極 74aと N極 74c)の軸線方向から見て重なる 部分の面積が位相角に対応して線形的に増大する。したがって、この構成を採ること により、図 16に示すように、移動側磁石 72と固定側磁石 73の位相角に比例して反 発力が増大するようになるから、踏力の大きさに比例した出力が得られる。

[0107] (第 5の実施の形態）

第 1の実施の形態で説明したトルクセンサは、図 17ないし図 24によって示すように 形成することができる。これらの図において、前記図 1〜図 6によって説明したものと 同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。

[0108] 図 17に示す電動自転車用動力ユニット 1のトルクセンサ 3は、図 1および図 2に示す トルクセンサ 3に較べてコンパクトに形成されているとともに、後述するように機能向上 が図られて 、る。この実施の形態に示すトルクセンサ 3に用いられて!/、るスライダ 33 は、第 1の実施の形態で示すスライダに較べて軸線方向に短く形成されている。この スライダ 33の外周部には、位置検出用磁石 36が固着されている。すなわち、このト ルクセンサ 3は、位置検出用磁石 36を移動側磁石 32の径方向の外側に配設するこ とによって、軸線方向への小型が図られている。

[0109] また、このトルクセンサ 3においては、このように位置検出用磁石 36が固定側磁石 3 1、移動側磁石 32と同軸状に位置付けられているにもかかわらず、固定側磁石 31と 移動側磁石 32の厚みを必要最小限の厚みになるように形成することによって、径方 向に大型化するのを防いでいる。固定側磁石 31は、ペダルクランク軸 2に圧入、固 定されている。固定側磁石 31の軸線方向の長さ L1は、図 18に示すように、移動側 磁石 32の軸線方向の長さ L2と、移動側磁石 32の軸線方向への移動距離 Lsとをカロ 算した長さ以上の長さに形成されて 、る。

[0110] 移動側磁石 32は、スライダ 33と位置検出用磁石 36とを磁力によって移動させるこ とができる大きさであって、最小の大きさに形成されている。移動側磁石 32の厚み T 1は、図 18に示すように、固定側磁石 31の厚み T2以下の厚みに形成されている。

[0111] この実施の形態によるスライダ 33は、上述したように軸線方向の長さが短く形成さ れていることから、図 18に示すように、車体左側の端部が固定側磁石 31に回転自在 かつ軸線方向に摺動自在に支持されている。スライダ 33の車体左側の端部であって 内周部には、図 21に示すように、軸心側に向けて凸になる状態で周方向に延びる突 条 101が形成されている。この突条 101の内径は、固定側磁石 31に支持される寸法 に形成されている。

[0112] 一方、スライダ 33の車体右側の端部であって内周部には、図 18および図 21に示 すように、ペダルクランク軸 2に設けられたリング 102に回転自在かつ軸線方向に摺 動自在に接触する断面山形状の突条 103が複数形成されている。リング 102は、摩 擦係数が小さい合成樹脂によって環状に形成され、ペダルクランク軸 2に固着してい る。突条 103は、スライダ 33の軸線方向に延びるように形成されている。

スライダ 33の車体右側の端部であって外周部には、図 18〜図 20に示すように、ス ライダ 33の軸線方向に延びる複数のリブ 104が形成されている。これらのリブ 104は 、スライドガイドリング 35の内周部に形成された溝 105 (図 22、図 23参照）内に移動 自在に嵌合するように形成されて 、る。

[0113] すなわち、この実施の形態によるスライドガイド手段 34は、これらのリブ 104と溝 10 5との係合によって、スライダ 33の移動する方向を軸線方向への移動のみに規制す る構成が採られている。

この実施の形態によるスライドガイドリング 35は、図 18および図 23に示すように、車 体右側の端部に突設された爪 106をスプロケット支持用ボス 23に係止させることによ つて、このボス 23に固定されている。

[0114] この実施の形態によるトルクセンサ 3は、図 17および図 18に示すように、固定側磁 石 31の車体左側に支持部材 107を備えている。この支持部材 107は、回転検出用 磁石 61を支持するためのもので、円板状に形成されており、ペダルクランク軸 2に嵌 合し固定されている。また、この支持部材 107は、固定側磁石 31の端部に係合して おり、固定側磁石 31に対する回転方向の位置が変わることがないように規制されて いる。

[0115] 回転検出用磁石 61は、円筒状に形成され、支持部材 107の外周部に固着されて いる。この実施の形態による回転検出用磁石 61は、車体左側の端部と車体右側の 端部とにおいて異なる構成が採られている。回転検出用磁石 61の車体左側の端部 は、図 6に示した回転検出用磁石 61と同様に、外周面に多数の N極と S極とが周方 向に交互に繰り返し並ぶように着磁されている。回転検出用磁石 61の車体右側の端 部は、周方向に 1つずつの N極と S極とが並ぶように着磁されている。回転検出用磁 石 61の車体左側の端部の磁束は、回転検出用ホール素子 62 (図 18参照）によって 検出される。また、回転検出用磁石 61の車体右側の端部の磁束は、回転検出用ホ ール素子 62と同じ基板 108に設けられている回転位置検出用ホール素子 109によ つて検出される。

[0116] すなわち、この実施の形態によれば、回転検出用ホール素子 62によってぺダルク ランク軸 7の回転数を検出できるとともに、回転位置検出用ホール素子 109によって ペダルクランク軸 7の回転方向の位置を検出することができる。ペダルクランク軸 7の 回転方向の位置に基づいてペダル（図示せず）の位置を求めることができるから、こ のトルクセンサ 3を使用した電動自転車用動力ユニット 1においては、ペダルの位置 に対応させて補助動力の大きさを制御することができる。この実施の形態においては 、これらの回転検出用ホール素子 62と回転位置検出用ホール素子 109とによって、 請求項 7に記載した回転検出用センサが構成されている。

[0117] これらのホール素子 62、 109が設けられている基板 108には、位置検出用磁石 36 の磁界を検出するためのホール素子 37 (位置検出用センサ）が設けられている。言 い換えれば、 1つの基板 108に 3個のホール素子 37, 62, 109が設けられている。こ の構成を採ることにより、基板 108を装備するためのスペースを可及的狭くすることが できるから、 3個のホール素子を使用する構成を採りながら、トルクセンサ 3をコンパク トに形成することができる。

[0118] トルクセンサ 3をこの実施の形態で示したように構成しても第 1の実施の形態を採る 場合と同様に、図 24に示したように、スキュー角度を大きくとることができる。図 24に おいては、この実施の形態によるトルクセンサの性能を実線で示し、カムとカムフォロ ァを使用した従来の機械的トルクセンサの性能を破線で示している。なお、同図は、 摩擦係数 が 0. 4になる材料によって可動部分を形成した場合の例を示している。

[0119] 同図から分力るように、従来のトルクセンサではスキュー角度力 0° を越えると摩 擦により面圧が高くなつて使用することができなくなるが、この実施の形態によるトルク センサ 3においては、スキュー角度が 60° を越えるまで面圧が上昇することはない。 なお、この実施の形態によるトルクセンサ 3でいう面圧とは、スライダ 33のリブ 104と、 スライドガイドリング 35の溝 105との接触部分の圧力をいう。

[0120] したがって、この実施の形態においても第 1の実施の形態によるトルクセンサ 3と同 じ効果が得られる。すなわち、この実施の形態によるトルクセンサ 3においても、乗員 に違和感を与えたり、踏力の検出精度を低下させることなぐトルクセンサ 3の径方向 の小型化を図ることができる。

また、このトルクセンサ 3は、位置検出用磁石 36が固定側磁石 31、移動側磁石 32 と同心円状に位置しているから、軸線方向へも小型化することができた。

さらに、このトルクセンサ 3は、 3個のホール素子 37, 62, 109が 1つの基板 108に 設けられているから、より一層コンパクトに形成することができる。

[0121] 上述した第 1〜第 5の実施の形態に示したトルクセンサ 3は、ペダルクランク軸 2から 駆動用レバー 26と連結機構 27とを介して人力駆動用スプロケット 24に踏力が伝達さ れる。このため、このトルクセンサ 3に用いられている回転検出器は後輪を駆動する 駆動力伝達系の外に位置することになるから、この回転検出器を構成する部品は、 磁力や圧縮コイルばね 77の弹発カを支えることができるような必要最小限の剛性を 有するように形成すればよい。したがって、この回転検出器は、コンパクトに形成され 、電動自転車用動力ユニット 1の小型化を図りながら、この動力ユニット 1内に泥水や 塵埃などが力かることがな 、ように収納することができる。

[0122] 上述した第 1ないし第 5の実施の形態に示したトルクセンサ 3は、固定側磁石 31, 7 3と移動側磁石 32, 72の磁力によりこれらの磁石のうち一方を軸線方向に移動させ るものであり、機械的トルクカムのような回転を軸線方向の往復動に変換する機構を 採用する場合に較べて動作に要する力は小さくてよい。このため、これらの実施の形 態に示したトルクセンサ 3は、トルクを検出するときの動作に伴って発生する振動、微 小な衝撃などが乗員の足に伝達されることはなぐ電動自転車の乗り心地を向上させ ることがでさる。

[0123] 上述した第 1〜第 5の実施の形態においては、本発明に係る回転検出器を使用し て電動自転車の動力ユニット 1のトルクセンサ 3を構成する例を示した力 本発明に 係る回転検出器は、このようなトルクセンサ 3に限定されることはなぐ二つの回転体 の相対的な回転方向のずれ量を検出するものであればどのようなものにも用いること ができる。例えば、本発明に係る回転検出器を使用することにより、自動二輪車のス ロットル開度を検出するためのスロットルポジションセンサを構成することができる。 産業上の利用可能性

[0124] 本発明に係る回転検出器は、電動自転車の踏力を検出するトルクセンサを構成し たり、自動二輪車のスロットル開度を検出するためのスロットルポジションセンサなどを 構成することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 同一軸線上に位置しかつ一方が他方に対して相対的に回転可能な第 1および第 2 の回転体と、

これら第 1の回転体と第 2の回転体とのうち一方の回転体と同一軸線上に位置し、 この一方の回転体にスライドガイド手段を介して接続されることによって、一方の回転 体に対して相対回転が制限されかつ軸線方向への移動が許容されたスライダと、 このスライダ上の同一軸線上に固定された移動側磁石と、

他方の回転体の同一軸線上に固定されかつ軸線方向への移動が規制された固定 側磁石とを備え、

これら移動側磁石と固定側磁石とは、一方の磁石の回転方向の位置が他方の磁石 の回転方向の位置に対して変化することにより両磁石に軸線方向に作用する磁力の 大きさが変化するように着磁され、

このスライダの軸線方向の位置に基づ \、て第 1の回転体と第 2の回転体の回転方 向の位置ずれ量を検出する検出手段を備えていることを特徴とする回転検出器。

[2] 請求項 1記載の回転検出器を用いたトルクセンサであって、

第 1の回転体と第 2の回転体とは、弾性部材を介して互いに接続されるとともに、こ れら両回転体のうち一方力 他方へ動力が伝達されるように動力伝達系に介装され 検出手段は、スライダの軸線方向の位置に基づ!/、て第 1の回転体と第 2の回転体と の間で伝達されるトルクの大きさを検出することを特徴とするトルクセンサ。

[3] 請求項 2記載のトルクセンサにおいて、

移動側磁石と固定側磁石とのうち一方の磁石は、他方の磁石の中空部内に遊嵌 状態で挿入され、

これら移動側磁石および固定側磁石は、互いに対向する面に複数の磁極が周方 向に並ぶとともに軸線方向の一端力 他端に延びるように形成され、

これらの磁極は、周方向に隣接する磁極とは極性が異なり、かつ第 1および第 2の 回転体の軸線を中心とする螺旋状に延びるように形成されていることを特徴とするト ルクセンサ。

[4] 請求項 3記載のトルクセンサにおいて、

移動側磁石と固定側磁石とはそれぞれ円筒状に形成され、

移動側磁石の厚みは、固定側磁石の厚み以下の厚みに形成されて ヽることを特徴 とするトルクセンサ。

[5] 請求項 3記載のトルクセンサにおいて、

固定側磁石の軸線方向の長さは、移動側磁石の軸線方向の長さと、この移動側磁 石の移動可能な長さとを加えた長さ以上の長さに形成されていることを特徴とするト ルクセンサ。

[6] 請求項 3記載のトルクセンサにおいて、

第 1の回転体は電動自転車のペダルクランク軸によって構成され、

固定側磁石は、このペダルクランク軸の外周部に固着され、

第 2の回転体は、ペダルクランク軸の径方向の外側に配設され、

スライダは、この第 2の回転体にスライドガイド手段を介して移動可能に接続され、 検出手段は、スライダに固着した位置検出用磁石と、電動自転車の車体フレーム 側に支持させて位置検出用磁石を検出する位置検出用センサとを備え、

位置検出用磁石は、移動側磁石の径方向の外側に配設されていることを特徴とす るトルクセンサ。

[7] 請求項 6記載のトルクセンサにおいて、

ペダルクランク軸には回転検出用磁石が設けられ、

この回転検出用磁石の磁束を検出する回転検出用センサは、位置検出用センサと 共通の基板に設けられていることを特徴とするトルクセンサ。

[8] 請求項 2に記載したトルクセンサにぉ 、て、

移動側磁石と固定側磁石とは、軸線方向の端面どうしが互いに対向し、 これら両磁石の磁極は、各磁石の互いに対向する面に多数の N極と S極とが回転 方向に繰り返し並ぶように形成されて 、ることを特徴とするトルクセンサ。

[9] 請求項 8記載のトルクセンサにおいて、

移動側磁石と固定側磁石とに作用する磁力の方向とは反対方向に移動側磁石を 付勢する付勢手段を備え、 第 1の回転体と第 2の回転体とが同期して回転する状態において、前記磁力と前記 付勢手段の付勢力とが釣り合い、一方の磁石の回転方向の位置が他方の磁石の回 転方向の位置に対して変化することにより、前記磁力と前記付勢力とが釣り合う状態 が解消されることを特徴とするトルクセンサ。

請求項 9記載のトルクセンサにおいて、

付勢手段は、ばね特性が非線形となるばねによって構成されていることを特徴とす るトルクセンサ。