WO2012002169A1 - 踏力センサ及びそれを利用した電動アシスト車 - Google Patents

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WO2012002169A1
WO2012002169A1 PCT/JP2011/063871 JP2011063871W WO2012002169A1 WO 2012002169 A1 WO2012002169 A1 WO 2012002169A1 JP 2011063871 W JP2011063871 W JP 2011063871W WO 2012002169 A1 WO2012002169 A1 WO 2012002169A1
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WO
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sprocket
drive wheel
opening
pedal force
spring
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PCT/JP2011/063871
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English (en)
French (fr)
Inventor
保坂　康夫
達也 桜井
満 馬場
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太陽誘電株式会社
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    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
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    • G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
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    • G01L3/1407—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft involving springs
    • G01L3/1421—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft involving springs using optical transducers
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    • G01L3/1407—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft involving springs
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    • G01L3/1435—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft involving springs using electrical transducers involving magnetic or electromagnetic means
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    • G01L3/1471—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft involving screws and nuts, screw-gears or cams using planet wheels or conical gears
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    • Y10T74/21—Elements
    • Y10T74/2164—Cranks and pedals
    • Y10T74/2165—Cranks and pedals with attached gear

Definitions

  • the present invention relates to a pedal force sensor used for an electric assist bicycle or the like and an electric assist vehicle using the pedal force sensor, and more specifically, to non-linear (non-linear) detection characteristics of the pedal force.
  • a torque detection device for detecting such a pedaling force is required to detect a force in a wide range of about 5 kg to 100 kg.
  • torque detection means for example, there is a technique using a spring mechanism shown in Patent Document 1 below.
  • Patent Document 1 an output side that transmits rotation to a wheel is urged in an anti-rotation direction by an elastic member with respect to an input side rotating body that is rotated by human power, and a phase shift between both rotating bodies. It is a torque detection device for detecting torque, and it is disclosed that an extension coil spring is used for the elastic member.
  • FIG. 11A shows the relationship between the spring displacement (contraction amount) including the position where the spring starts to be displaced on the horizontal axis, the pedaling force on the upper side of the vertical axis, and the recognized pedaling force on the lower side of the vertical axis. .
  • LA to LC are the cases where the spring mounting positions having the same spring constant and the same length are changed
  • the thick solid line LA is the case where the spring mounting position coincides with the reference position
  • the alternate long and short dash line LB is A dotted line LC indicates a case where the spring mounting position is shifted to the right side of the horizontal axis with respect to the reference position
  • a dotted line LC indicates a case where the spring mounting position is shifted to the left side of the horizontal axis with respect to the reference position.
  • the alternate long and short dash line LB the compression start position of the spring is shifted from the solid line LA. That is, since there is an offset, it means that the spring is not displaced until a certain amount of force is applied.
  • the recognized pedaling force when the recognized pedaling force is set as indicated by a thin solid line LA ′ based on the case where the spring mounting position matches the reference position, when the pedaling force is Akg, the spring mounting position becomes the reference position. If they match, the recognized pedal effort is A '. However, when the spring mounting position is shifted to the right side of the horizontal axis, the recognized pedal force is B 'which is larger than A'. On the other hand, when the mounting position of the spring is shifted to the left side of the horizontal axis, the recognized pedal force is C 'smaller than A'. That is, even if the spring mounting position is shifted from the reference position to either the left or right side of the horizontal axis, the recognized pedal force varies. If the recognition pedal force varies, there is a problem that the sense of assist of the passenger varies from product to product.
  • the second issue is the setting at the start of assist.
  • a one-dot chain line LB in FIG. 11B when the spring attachment position is deviated from the reference position, the spring compression start position is deviated from the case indicated by the solid line LA. Even if the pedaling force is not applied to the pedal, the recognition pedaling force A'kg is assisted. For this reason, when the mounting position of the spring is deviated, it is necessary to set so as not to assist when the pedaling force is Akg or less, that is, to ignore the weak pedaling force.
  • an object of the present invention is to detect the pedaling force using an elastic body such as a spring, including variations in characteristics such as the mounting position, length, and elastic modulus of the elastic body, and the pedaling force resulting from initial movement and acceleration. If the pedaling force is actually applied, such as during initial movement or acceleration, it will be possible to respond when sufficient assistance is required, or when the pedaling force is small
  • the present invention is to provide a pedaling force sensor having good accuracy and having a characteristic capable of detecting the pedaling force in a wide range.
  • Another object is to provide an electric assist vehicle equipped with the preceding pedal force sensor.
  • the pedal force sensor of the present invention is disposed orthogonally to the crankshaft, disposed substantially opposite to the drivewheel, which is fixed to the crankshaft and rotates with the crankshaft, and is provided to the crankshaft.
  • a substantially plate-shaped sprocket that transmits rotational force to the propulsion wheel, a plurality of pressing operation means provided on the drive wheel side, and a plurality of press receivers provided on the sprocket side facing the pressing operation means.
  • the driving wheel and the sprocket are indirectly connected between the stopping means, the pressing operation means and the pressure receiving means, and according to the rotational displacement amount of the driving wheel and the sprocket, A plurality of elastic bodies that expand and contract in the circumferential direction, and a sensor that detects a relative rotational phase difference between the drive wheel and the sprocket.
  • the plurality of pairs of pressing operation means and the pressure receiving means are arranged so that expansion and contraction of the plurality of elastic bodies between the means and the pressure receiving means is started at a plurality of timings. is there.
  • One of the main forms is that the opening edge side of one of the plurality of first openings formed on an arbitrary circumferential track of the drive wheel is the plurality of pressing operation means, and the sprocket includes The other opening edge side of the plurality of second openings formed at positions facing the plurality of first openings is the plurality of press receiving means, and the elastic body is the first opening. It is a pedal force sensor in which the sprocket is indirectly connected to the drive wheel by being shared and stored in both corresponding second openings.
  • a pedal force sensor includes a substantially plate-like drive wheel that is fixed orthogonally to the crankshaft and rotates together with the crankshaft, and is disposed opposite to the drive wheel and provided to the crankshaft.
  • a substantially plate-like sprocket that transmits force to the propulsion wheel, a plurality of first openings formed on an arbitrary circumferential track of the drive wheel, and a plurality of first openings on the sprocket.
  • a plurality of second openings formed at positions corresponding to the openings, and the first opening and the second opening corresponding to the second openings, and the sprocket is indirectly connected to the drive wheel.
  • a first non-contact sensor which is disposed at a position where the one detected part can be detected and is spaced apart from the first detected part and which is not interlocked with the crankshaft; and the second detected part
  • a second non-contact sensor which is disposed at a detectable position apart from the second detected portion and does not interlock with the crankshaft, and a plurality of elastic bodies by the elastic body compression means
  • the elastic body and the elastic body compression hand so that the compression of the elastic body
  • the elastic body compression means is based on one edge of the first opening of the drive wheel or at least one of the contact bodies that rotate with the drive wheel and come into contact with the elastic body. It is a pedal force sensor constituted by pressing operation means and pressing receiving means by the other edge side of the second opening of the sprocket.
  • the plurality of elastic bodies are supported so as to be expandable and contractable in the circumferential direction of the drive wheel by a protrusion provided in at least one of the first opening of the drive wheel or the second opening of the sprocket. This is a pedal force sensor.
  • Yet another embodiment is a pedal force sensor in which the elastic body is a coil spring. Yet another embodiment is a pedal force sensor provided with a rotation restricting means for restricting rotational displacement between the drive wheel and the sprocket within a certain range. Yet another embodiment is a pedal force sensor in which the plurality of elastic bodies include two or more types of elastic bodies having different lengths or elastic coefficients.
  • the electric assist vehicle of the present invention is equipped with any of the pedal force sensors described above.
  • a drive wheel fixed to the crankshaft and a sprocket that transmits the rotational force of the crankshaft to the propulsion wheel are indirectly connected by a plurality of elastic bodies, and the drive wheel
  • the distance between the elastic body and the elastic body compression means is set and arranged so that the compression start timing of the plurality of elastic bodies is shifted.
  • there is a pedal force sensor that uses a plurality of elastic bodies with different lengths and elastic coefficients as necessary to make the relationship between the displacement of the elastic body and the pedal force non-linear and approximate the desired detection characteristics. can get.
  • FIG. 5A is a plan view of FIG. 5 viewed from the arrow FA side
  • FIG. 5B is a plan view of FIG. 5 viewed from the arrow FB side
  • FIG. 5C is a sprocket showing a spring housed in the first opening. It is the top view seen from the side.
  • (A) is a plan view of the drive wheel (crank inner plate) as seen from the arrow FA side in FIG. 5
  • (B) is a plan view of the crank gear as seen from the arrow FA side in FIG. 5
  • (C) is a sprocket. It is the top view which looked at (crank outer gear) from the arrow FA side of FIG.
  • FIG. It is a perspective view which shows the internal structure of the pedaling force sensor of the said Example 1.
  • FIG. It is a figure explaining the effect
  • FIG. It is a figure which shows an example of the detection circuit of the said Example 1.
  • FIGS. 11 (A) and 11 (B) described above variations in the mounting position and length of the spring, or the length of the spring There arises a problem caused by variations in the spring constant which is in an inversely proportional relationship.
  • the present invention reduces the detection pedaling force error caused by variations in the length, mounting position, and characteristics (such as elastic modulus) of the elastic body, and requires sufficient assistance during initial movement and acceleration. In the range, the pedal force can be detected in a wide range.
  • a plurality of elastic bodies used for the pedaling force detection are used, and the elastic coefficients of the plurality of elastic bodies are changed.
  • the pedaling force detection characteristic is made non-linear by changing the spring constant and configuring the pedaling force sensor with an arrangement that shifts the compression start timing of a plurality of elastic bodies or an arrangement that provides an offset. It is possible to provide a pedal force sensor approximated to the detection characteristic curve.
  • realization of desired detection characteristics will be described by taking a case where a coil spring is used as an elastic body as an example.
  • FIG. 1 shows the relationship between the spring displacement (contraction amount) including the position where the spring starts to be displaced on the horizontal axis, the pedaling force on the upper side of the vertical axis, and the recognized pedaling force by the computer on the lower side of the vertical axis.
  • the characteristic indicated by the thick solid line LA and the alternate long and short dash line LB in the figure is a reference spring having the same spring length and spring constant, and the solid line LA is an alternate long and short dash line when the spring mounting position matches the reference position.
  • LB indicates characteristics when the spring mounting position is shifted from the reference position, that is, when the displacement start position is shifted.
  • a thick dotted line LA ′ indicates characteristics when a spring having a spring constant smaller than that of the reference product is attached so as to coincide with the reference position, and a thick two-dot chain line LB ′ indicates the same spring ( The characteristic when the displacement start position of a spring having a smaller spring constant than the reference product is shifted to the right is shown.
  • the solid line LA and the alternate long and short dash line LB have different displacement start positions, it is shown on the lower side of FIG. 1 that even if the displacement of the two springs is the same, the recognized pedaling force is different. That is, in the straight NFP of the recognized pedaling force characteristic, when the spring mounting position is the solid line LA of the reference position, the recognized pedaling force is A ′, but in the case of the one-dot chain line LB where the spring mounting position is shifted, the recognized pedaling force is B ′. turn into.
  • the recognized pedaling force by the computer is set so that the numerical value A ′ is displayed with reference to the solid line LA when the spring mounting position matches the reference position. In the alternate long and short dash line LB, a numerical value B ′ different from the numerical value A ′ is displayed.
  • the dotted line LA ′ and the two-dot chain line LB ′ indicate that even if the displacements of the two springs are the same, the recognition pedaling force differs depending on the displacement start position. That is, in the straight NFP ′ of the recognized pedaling force characteristic, when the spring mounting position is the dotted line LA ′ of the reference position, the recognized pedaling force is A ′, but in the case of the two-dot chain line LB ′ where the spring mounting position is shifted, the recognized pedaling force is becomes C ′. That is, the difference between the recognized treading forces A ′ and C ′ due to the different displacement start positions is about half of the difference between the recognized treading forces A ′ and B ′ when using the reference standard spring.
  • the horizontal axis includes the position of the spring displacement start.
  • the relationship when the displacement and the vertical axis are the pedaling force is shown.
  • the spring constant k has a minimum value a1 and a maximum value a6, and the slope of the characteristic line increases as the spring constant k increases in order from a1 to a6.
  • a load stepping force
  • the pedaling force detection range is greatly displaced by a little pedaling force.
  • the change due to the pedal force is small, so that a large pedal force can be targeted with a limited length of spring, and the pedal force detection is performed.
  • the range can be expanded.
  • the spring constant used in theory varies depending on the displacement.
  • the rise of the characteristic curve is a shape approximated to a gentle curve. This characteristic curve simply shows the concept schematically, but actually shows a characteristic curve of a spring having a composite spring constant.
  • the spring displacement with respect to the change in the pedal force is large in the range where the pedal force is small, for example, in the range of 0 to 10 kg, but it is not reflected in the displacement of the pedal force.
  • variations in the springs appear in the detection results, so that the variation will have less effect on the measurement of the pedal effort, for example by detecting the rowing start state in a power-assisted bicycle, It is possible to make it possible to accurately perform the control.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing that the number of springs used for pedal force detection changes by shifting the compression start timings of a plurality of springs.
  • FIG. 3A all of the six springs SA to SF having the same length and spring constant are arranged with their positions slightly shifted.
  • the springs SA to SF are compressed when the rear end RE side of the spring is fixed to the pressing-receiving wall RW on the fixed side, and the tip TE side contacts the pressing operation wall OW that is displaced according to the movement of the ball B.
  • the FIG. 3A all of the six springs SA to SF having the same length and spring constant are arranged with their positions slightly shifted.
  • the springs SA to SF are compressed when the rear end RE side of the spring is fixed to the pressing-receiving wall RW on the fixed side, and the tip TE side contacts the pressing operation wall OW that is displaced according to the movement of the ball B.
  • FIG. 3 (A) the is shown a state before the compressive force is applied is pressed operation wall OW is in contact with the distal end TE of the spring SA at position P 0. From this state, as shown in FIG. 3 (B), moving the pressing operation wall OW to the position P 1 in the direction indicated by the arrow in the drawing by a ball B, together with the spring SA is compressed, pressing action wall OW Contacts the tip TE of the spring SB. That is, when a force for moving the pressing wall OW from the position P 0 to the position P 1 is applied, the number of springs used is one. Further, when the pressing wall OW is moved in the direction of the arrow, the compression of the springs SB, SC, SD, SE is started sequentially.
  • the spring utilized is the sum of five to spring SA ⁇ SE. Furthermore, the force to move the left side of FIG from the position P 2 a pressing operation wall OW is applied, all the spring six is used.
  • the number of springs used in accordance with the magnitude of the force changes when a plurality of springs used are connected in parallel. It can be said that the combined spring constants of these are additively changed. That is, even when only a spring having a small spring constant is used, by arranging a plurality of springs so that the timing of starting compression is shifted, the influence of the variation of the spring is reduced as much as possible, and the detection error is reduced. At the same time, it is possible to realize a characteristic capable of detecting a pedal force in a wide range.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram in which the above-described FIG. 3 is made to correspond to the apparatus configuration shown in FIGS. 5 to 10 below.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the main part of an electrically assisted bicycle equipped with a pedal force sensor of this embodiment.
  • 6A is a plan view of FIG. 5 viewed from the arrow FA side
  • FIG. 6B is a plan view of FIG. 5 viewed from the arrow FB side
  • FIG. 6C is in the first opening. It is the top view which looked at the stored spring from the sprocket side.
  • FIG. 5 corresponds to the # A- # A cross-sectional view of FIG. 6A and the #A '-# A' cross-sectional view of FIG. 6B.
  • 7A is a plan view of the drive wheel
  • FIG. 7B is a crank inner gear
  • FIG. 7B is a plan view of the sprocket (crank outer gear) from the arrow FA side in FIG.
  • FIG. 8 is a perspective view showing the internal structure of the pedal force sensor of this embodiment
  • FIG. 9 is a diagram showing the operation of this embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the detection circuit according to the present embodiment.
  • two springs SA and SB having the same length are arranged at the same position, and the same springs SC ′ to SF ′ shorter than the springs SA and SB are gradually positioned. They are staggered.
  • the spring constants of the springs SA and SB are, for example, 1/2 of the other springs SC ′ to SF ′.
  • These springs SA, SB, SC ′ to SF ′ are fixed to the pressure receiving wall RW on the fixed side on the rear end RE side of the spring, and on the pressing operation wall OW where the tip TE side is displaced according to the movement of the ball B. Compressed by contact.
  • FIG. 4A shows a state before the compression force is applied, and the pressing wall OW is in contact with the tips TE of the two springs SA and SB at the position P 0 .
  • FIG. 4 (B) moving the pressing operation wall OW to the position P 1 in the direction indicated by the arrow in the drawing by a ball B, with two springs SA and SB are compressed
  • the pressing wall OW contacts the tip TE of the spring SC ′. That is, when a force for moving the pressing wall OW from the position P 0 to the position P 1 is applied, the number of springs used is two. Further, when the pressing wall OW is moved in the direction of the arrow, the compression of the springs SC ′, SD ′, and SE ′ is sequentially started.
  • the pressing operation wall OW spring SF ' when a force to move to a position P 2 to reach the tip of TE is applied, the spring is a long spring SA and SB to be utilized, a short spring SC', SD ', SE' This is a total of five. Furthermore, the force to move the left side of FIG from the position P 2 a pressing operation wall OW is applied, all the spring six is used. Variations can be averaged by using two springs having a spring constant of 1/2 set in parallel in this way. Further, the combined spring constant can be gradually increased by gradually shifting the positions of the four springs having the same spring constant. In addition, the spring characteristic curve can be gradually raised with a gentle rise.
  • an apparatus for detecting a pedal force using this principle will be described.
  • the pedal force sensor 10 of this embodiment includes a drive wheel (crank inner plate) 30, a sprocket (crank outer gear) 50, a crank inner gear 74, a plurality of coil springs (hereinafter referred to as “springs”) 80 to 90, and compression means thereof.
  • a plurality of protrusions 48 provided on the drive wheel 30, a plurality of protrusions 68 provided on the sprocket 50, and non-contact sensors 168 and 170 that detect the protrusions 48 and 68 are mainly configured.
  • the pedal force sensor 10 includes a rotating plate 110, a crank outer cover 120, a sensor cover 150, a rotation limiting mechanism, and the like.
  • the respective units will be described in order.
  • the drive wheel 30 is attached to the crankshaft 14 rotatably supported by the bicycle frame 12 so as to rotate together with the crankshaft 14.
  • the crank 16 is fixed to the crankshaft 14, and the pedal shaft 24 ⁇ / b> A of the pedal 24 is attached to the distal end side of the arm 18 of the crank 16.
  • a plurality of fixing arms 20 (four in the example of FIG. 6B) of the crank 16 are fixed to a crank outer cover 120 described later by mounting nuts 22.
  • the crank outer cover 120 is fixed to the drive wheel 30 via the crank inner gear 74 as described later.
  • crankshaft 14 rotates and the crank outer cover 120 to which the crank 16 is fixed, the crank inner gear. 74 and the drive wheel 30 also rotate together.
  • the drive wheel 30 has a substantially disk shape with an opening 32 through which the crankshaft 14 can pass formed in the center, and will be described later near the edge of the opening 32.
  • a plurality of holes 34 through which rivets 125 (see FIG. 5) for fixing the crank outer cover 120, the crank inner gear 74, and the rotating plate 110 together are formed at substantially equal intervals.
  • a plurality of first openings 36 to 46 are provided at substantially equal intervals on a circumferential track on the outer peripheral side of the plurality of holes 34.
  • first openings 36, 38, 40, 42, 44, 46 have the dimensions of the springs 80, 82, 84, 86, 88, 90 to be accommodated and the springs 80, 82, 84, 86, 88, 90 It is set as appropriate according to the timing of starting compression.
  • the first opening 36 and the first opening 42 facing the opening 36 are formed to have the same dimensions, and long springs 80 and 86 are accommodated in these openings, respectively.
  • the first openings 38, 40, 44, 46 are shorter than the first openings 36, 42, and short springs 82, 84, 88, 90 are accommodated in the first openings 38, 40, 44, 46, respectively.
  • the springs 80 and 86 have the same length, and the other springs 82, 84, 88 and 90 have the same length and are shorter than the springs 80 and 86.
  • the spring constants of these springs 80 to 90 are different, and two types of spring constants are used. That is, there are two types of springs 80, 86 having a small spring constant and a long length, and springs 82, 84, 88, 90 having a large spring constant and a short length.
  • the long springs 80 and 86 correspond to the springs SA and SB shown in FIG. 4, and the short springs 82, 84, 88 and 90 correspond to the springs SC ′, SD ′, SE ′ and SF ′ shown in FIG. It corresponds to.
  • FIG. 6A shows a state in which the springs 80 to 90 are stored.
  • long springs 80 and 86 for example, the first openings 36 and 42 for storing the SWB 12-30 of MISUMI Corporation are open edges 36B and 42B and the free ends of the springs 80 and 86, respectively.
  • the dimensions are set so that there is no gap between the end portions 80B and 86B.
  • the lengths of the short springs 82, 84, 88, 90 for example, the first openings 38, 40, 44, 46 for housing the Misumi SWB12-20, are slightly different. For example, in the example shown in FIG.
  • the gap between the end portion 82B of the spring 82 and the opening edge 38B is the narrowest, and then the gap between the end portion 84B of the spring 84 and the opening edge 40B, the end portion 88B of the spring 88,
  • the dimensions are set so that the width of the gap widens in the order of the gap between the opening edge 44B and the gap between the end 90B of the spring 90 and the opening edge 46B.
  • gap I This gap is shown as gap I in FIG.
  • the opening edges 36B to 46B of the first openings 36 to 46 are regarded as the pressing operation wall OW shown in FIG. 4, and an end face 94A of a spring support 92 described later is pressed to the pressing surface shown in FIG. Considered as a receiving wall RW.
  • the end portions 80A to 90A of the springs 80 to 90 are regarded as the spring rear end RE in FIG. 4 and the end portions 80B to 90B of the springs 80 to 90 are regarded as the spring front end TE in FIG. This corresponds to the adjustment width of the contact position (four contact positions in the range from positions P 1 to P 2 in FIG.
  • the drive wheel 30 is provided with a plurality of protrusions 48 at substantially equal intervals on a circumferential track outside the first openings 36 to 46.
  • the plurality of protrusions 48 are detected by a first non-contact sensor 168 described later.
  • the drive wheel 30 configured as described above is rotatably connected to the bicycle frame 12 via a rotating plate 110 as shown in FIG.
  • the rotating plate 110 has a shape in which a flange 116 is provided outside the recess 112 in which the opening 113 is formed.
  • the same number of holes 114 (not shown) for passing the rivets 125 are formed at positions corresponding to the holes 34 of the drive wheel 30.
  • the crank inner gear 74 has a substantially ring shape in which an opening 76 through which the crankshaft 14 penetrates is formed at the center.
  • a plurality of holes 78 are formed. The holes 78 are formed at positions and intervals that coincide with the holes 34 of the drive wheel 30 when the drive wheel 30 and the crank internal gear 74 are overlapped.
  • the sprocket 50 is disposed outside the crank inner gear 74, and the diameter of the central opening 52 is set slightly larger than the outer diameter of the crank inner gear 74. That is, even if the drive wheel 30 and the crank inner gear 74 rotate together with the crankshaft 14, the rotational force is not directly transmitted to the sprocket 50. Therefore, a plurality of springs 80 to 90 are used to indirectly connect the drive wheel 30 and the sprocket 50.
  • the sprocket 50 has a plurality of second openings 56, 56, 58 at positions corresponding to the plurality of first openings 36, 38, 40, 42, 44, 46 when overlapped with the drive wheel 30.
  • a long spring 80 is accommodated in the first opening 36 and the second opening 56
  • a short spring 82 is accommodated in the first opening 38 and the second opening 58
  • a short spring 84 is stored in the second opening 60
  • a long spring 86 is stored in the first opening 42 and the second opening 62
  • a short spring 88 is stored in the first opening 44 and the second opening 64
  • a short spring 90 is accommodated in the first opening 46 and the second opening 66.
  • the second openings 56 to 66 are located between the end portions 80B, 82B, 84B, 86B, 88B, and 90B of the springs 80 to 90 in the stored state and the opening edges 56B, 58B, 60B, 62B, 64B, and 66B. This is different from the first openings 36 to 46 in that the dimension is set so that there is almost no gap.
  • a screw hole 72 for screwing the screw 102 is provided in the vicinity of one end portion 56A, 58A, 60A, 62A, 64A, 66A of the second openings 56-66.
  • a spring support 92 shown in FIG. 8 is used in this embodiment.
  • the spring support 92 has a structure in which a rod 98 is provided on a substantially cylindrical mounting base portion 94, and an end surface 94 A of the mounting base portion 94 that is the basis of the rod 98 is formed at each end portion 80 A of the springs 80 to 90.
  • 82A, 84A, 86A, 88A, 90A constitutes one side of the spring compression means as the pressure receiving wall RW to which it hits.
  • a step 96 and a screw hole 100 are formed in the mounting base 94.
  • Springs 80 to 90 are passed through the rod 98 so that the end portions 80A to 90A face the mounting base 94 side. Then, the step portion 96 of the attachment base 94 is brought into contact with the respective opening edges 56A, 58A, 60A, 62A, 64A, 66A of the second openings 56 to 66 of the sprocket 50, and the screw holes 100 of the attachment base 94 are connected. By aligning the position of the screw hole 72 of the sprocket 50 and screwing the screw 102, the springs 80 to 90 are stored in common in the first opening and the second opening at the corresponding positions. That is, the drive wheel 30 and the sprocket 50 are indirectly connected by the springs 80 to 90.
  • the springs 80 to 90 are compressed in the circumferential direction according to the amount of rotation of the drive wheel 30 in cooperation with the other of the spring compression means described later. Further, when the drive wheel 30 does not rotate, the springs 80 to 90 are supported by the rod 98 of the spring support 92 so as to expand and contract so that the shape is restored.
  • the said spring support body 92 showed the structure fixed to the sprocket 50 by the screwing of the screw
  • the springs 80 to 90 are accommodated in an opening formed by a combination of the first openings 36 to 46 and the second openings 56 to 66 facing the first openings 36 to 46, It suffices to be held by means other than the spring support 92 so as to be within the opening formed by the above-described combination.
  • a gear portion 54 is formed on the outer peripheral portion of the sprocket 50, and a chain 73 (see FIG. 5) that drives a bicycle propulsion wheel (rear wheel) is hung on the gear portion 54. Therefore, the rotational force applied to the crankshaft 14 is indirectly transmitted from the drive wheel 30 to the sprocket 50 via the springs 80 to 90, and further transmitted from the sprocket 50 to the propulsion wheel via the chain 73.
  • the A plurality of protrusions 68 are provided on the main surface of the sprocket 50 on the drive wheel side in the vicinity of the outer peripheral portion at substantially equal intervals.
  • the plurality of protrusions 68 are provided in the same number as the protrusions 48 of the drive wheel 30 and are detected by a second non-contact sensor 170 described later. These protrusions 48 and 68 detect a phase difference between the drive wheel 30 and the sprocket 50, and in a state where no load is applied, as shown in FIG. It has been adjusted. Further, the sprocket 50 has a plurality of (five in the illustrated example) elongated holes between the circumferential tracks of the second openings 56, 58, 60, 62, 64, 66 and the circumferential tracks of the plurality of protrusions 68. 70 is provided. The long hole 70 restricts the rotational displacement of the drive wheel 30 and the sprocket 50 so as not to exceed a certain range by limiting the movement range of the rotation limiting pin 140 described later.
  • crank outer cover 120 is provided on the main surface of the sprocket 50 on the pedal 24 side as described above. As shown in FIG. 5, the crank outer cover 120 has a recess 122 whose center is substantially the same shape as the crank inner gear 74 so that the crank outer cover 120 contacts only the crank inner gear 74 when overlapped with the sprocket 50 and the crank inner gear 74. An opening 124 through which the crankshaft 14 passes is formed at the center.
  • the recess 122 is provided with a plurality of holes 123 for passing the rivets 125 at positions corresponding to the holes 34 of the drive wheel 30 and the holes 78 of the crank internal gear 74.
  • the outer portion of the recess 122 rises so as to have a predetermined distance from the surface of the sprocket 50 so as not to prevent expansion and contraction of the springs 80 to 90 attached to the sprocket 50.
  • crank outer cover 120 is fixed by a fixing arm 20 of the crank 16 and a mounting nut 22. Therefore, the positions of the hole 114 of the rotating plate 110, the hole 34 of the drive wheel 30, the hole 78 of the crank inner gear 74, and the hole 123 of the recess 122 of the crank outer cover 120 are aligned and fixed with the rivet 125, thereby When the crankshaft 14 is rotated by the operation, the rotating plate 110, the drive wheel 30, the crank inner gear 74, and the crank outer cover 120 are rotated together.
  • a spacer 142 shown in FIGS. 5 and 8 is provided between the recess 122 of the crank outer cover 120 and the crank outer gear 74 as necessary.
  • the spacer 142 has a plurality of holes 144 at positions corresponding to the holes 114, 34, 78, and 123.
  • crank outer cover 120 when the crank outer cover 120 is fixed to the drive wheel 30, a plurality (not shown) are provided at positions substantially corresponding to the opening edges 36B, 38B, 40B, 42B, 44B, 46B of the first openings 36-46.
  • Six pins 126, 128, 130, 132, 134, 136 are provided in the example. These pins 126 to 136 compress the end portions 80B to 90B of the springs 80 to 90 together with the opening edges 36B to 46B according to the amount of rotation of the drive wheel 30, and do not reach the sprocket 50. Is set.
  • both the opening edges 36B to 46B and the pins 126 to 136 constitute the other of the spring compression means, that is, the pressing operation wall OW.
  • the crank outer cover 120 is provided with a plurality of rotation limiting pins 140 at positions corresponding to the long holes 70 of the sprocket 50.
  • the rotation limit pin 140 is set to a length that does not reach the drive wheel 30, and can move only within the elongated hole 70.
  • the sensor cover 150 is disposed on the drive wheel 30 side, is fixed to the bicycle frame 12 by the sensor fixing plate 172, and does not rotate integrally with the drive wheel 30. Inside the opening 152 of the sensor cover 150, a recess 112 of the rotating plate 110 is accommodated via a slider 154 as shown in FIG. 5, and between the flange 114 of the rotating plate 110 and the sensor cover 150. Other sliders 156 and 158 are provided at appropriate positions.
  • a sensor base 160 is provided on the outside of the sensor cover 150, that is, on the bicycle frame 12 side.
  • a sensor substrate 162 and sensor bobbins 164 and 166 are provided in the sensor base 160, and a first non-contact sensor 168 is provided inside the sensor cover 150 at a position corresponding to the bobbin 164.
  • a second non-contact sensor 170 is provided at a position corresponding to.
  • the first non-contact sensor 168 is disposed in a non-contact state at a position where the protrusion 48 of the drive wheel 30 can be detected, and the second non-contact sensor 170 is a position where the protrusion 68 of the sprocket 150 can be detected.
  • FIG. 9A shows a state where no load is applied to both the drive wheel 30 and the sprocket 50, or the same load state, that is, a state where the pedal 24 is not depressed.
  • 48 and the projection 68 of the sprocket 50 are at the same position at the same circumferential angle, and no deviation (phase difference) occurs in the signals generated from the non-contact sensors 168 and 170.
  • the end portions 80B and 86B of the long springs 80 and 86 are substantially in contact with the pins 126 and 132 together with the opening edges 36B and 42B of the first openings 36 and 42, and the other springs 82 and 84 are in contact.
  • 88, 90 end portions 82A, 84A, 88A, 90A form predetermined gaps between the opening edges 38B, 40B, 44B, 46B and the pins 128, 130, 134, 136.
  • the pedal 24 When it is desired to accelerate during initial movement or during traveling, the pedal 24 is depressed from the state shown in FIG. 9A.
  • the force to depress the pedal 24 rotates the crankshaft 14 via the crank 16, It is also transmitted to the crank outer cover 150, the crank inner gear 74, the drive wheel 30, and the rotating plate 110 to rotate them integrally.
  • the drive wheel 30 and the sprocket 50 are indirectly connected by the springs 80 to 90.
  • the rear wheel connected to the sprocket 50 via the chain 73.
  • a torque in the direction opposite to the pedaling force applied to the drive wheel 30 is applied. Therefore, the difference in torque applied to the drive wheel 30 and the sprocket 50 compresses the springs 80 to 90, and the drive wheel 30 and the sprocket 50 are relatively moved.
  • a position shift When it is desired to accelerate during initial movement or during traveling, the pedal 24 is depressed from the state shown in FIG. 9A.
  • the force to depress the pedal 24 rotates the crankshaft 14 via
  • FIG. 9B shows a state in which the relative displacement from the sprocket 50 is caused by the rotation of the drive wheel 30.
  • the end 80B (and 86B) of the spring 80 (and 86) is compressed by the opening edge 36B (and 42B) and the pin 126 (and 132) of the drive wheel 30, and the end of the spring 82 is obtained.
  • the state where 82B is in contact with the opening edge 38B and the pin 128 is shown.
  • the compression is started in the order in which the distance from the compression means is narrow, that is, in the present embodiment, in the order of the springs 82, 84, 88, 90.
  • FIG. 9C shows a state in which the relative displacement between the drive wheel 30 and the sprocket 50 is maximized, and the end 90 ⁇ / b> B of the spring 90 is compressed by the opening edge 46 ⁇ / b> B and the pin 136.
  • the protrusion 48 of the drive wheel 30 moves relative to the protrusion 68 of the sprocket 50, and the number of springs to be compressed changes. .
  • the relative positional deviation between the projection 48 and the projection 68 can be detected from the signal deviation of the non-contact sensors 168 and 170.
  • the detection signals of the non-contact sensors 168 and 170 are amplified by the amplifiers 180A and 180B, respectively.
  • the gains are adjusted by AGC (automatic gain control) circuits 182A and 182B, respectively.
  • the output signals of the amplifiers 180A and 180B whose gains are adjusted by the AGC circuits 182A and 182B are converted into rectangular wave pulses by the conversion circuits 184A and 184B, respectively.
  • the converted rectangular wave pulse signal is supplied to the phase difference detection circuit 186, the phase difference is detected, and the detection result is supplied to the control circuit 188.
  • the control circuit 188 generates a control signal based on the detection result of the phase difference detection circuit 186, and the electric motor 192 is driven according to the control signal. That is, the energization of the electric motor 192 by the drive circuit 190 is controlled based on the control signal of the control circuit 188. Thereby, the auxiliary drive of the electric motor 192 according to the detection result of the pedaling force becomes possible.
  • the relative displacement between the drive wheel 30 and the sprocket 50 is also affected by the signals from the non-contact sensors 168 and 170 because the springs 80 to 90 are restored to their original state by the restoring force when the pedal force is not applied. There is no phase difference.
  • the drive wheel 30 fixed to the crankshaft 14 and the sprocket 50 that transmits the rotational force of the crankshaft 14 to the propulsion wheel are indirectly connected by a plurality of springs 80 to 90 to drive.
  • the ends 80B, 82B, 84B, 86B, 88B, 90B of the springs 80 to 90 are shifted so that the compression start timing of the springs 80 to 90 is shifted.
  • One of the elastic body compressing means that is, the first opening edges 36B, 38B, 40B, 42B, 44B, 46B and the pins 126, 128, 130, 132, 134, 136 are set at their respective intervals. did. For this reason, the relationship between the amount of displacement and the pedaling force is made non-linear, and the pedaling force can be detected in a wide range.
  • the pedaling force is small, that is, when the pedaling force that is affected by variations in the length of the spring or the mounting position is small, the displacement is greatly increased, so that the variation can be absorbed and at the same time the detection accuracy can be increased, and at the same time A state in which the pedaling force at the beginning of rowing in the bicycle is increased can also be detected well. As a result, the assist amount can be accurately controlled.
  • the long springs 80 and 86 at the opposite positions start to compress at the same time, so the stability is increased.
  • this invention is not limited to the Example mentioned above, A various change can be added in the range which does not deviate from the summary of this invention.
  • the following are also included.
  • (1) The shape and size of each part shown in the above-described embodiments are merely examples, and may be appropriately changed as necessary as long as the same effects are obtained.
  • the sizes of the first openings 36 to 46 and the second openings 56 to 66 may be set according to the lengths of the springs 80 to 90.
  • the intervals from the spring end portions 80B to 90B to the opening edges 36B to 46B of the first openings 36 to 46 and the intervals (offset) to the pins 126 to 136 are also an example, and the setting of the timing deviation at the start of compression is set.
  • the attachment base end face 94A of the spring support 92 is one of the spring compression means
  • the opening edges 36B to 46B and the pins 126 to 136 are the other of the spring compression means.
  • these spring compression means are also examples, and the design may be changed as appropriate so as to achieve the same effect.
  • the spring support mechanism by the spring support 92 shown in the above embodiment is merely an example, and the design can be changed as appropriate so as to achieve the same effect.
  • a narrow slot having an angle with respect to the opening end is provided in either one of the ends of the first openings 36 to 46 and the second openings 56 to 66, and springs 80 to 80 are provided in the slots. It is also possible to hold the spring by inserting 90 ends.
  • the springs 80 to 90 are held by providing a holding portion having an L-shaped cross section so as to face the periphery of the edge of the first openings 36 to 46 and the second openings 56 to 66.
  • the springs 80 to 90 may be held so as not to protrude from the pair of openings of the first openings 36 to 46 and the second openings 56 to 66.
  • a narrow groove having an angle with respect to the opening end described in the above (3) is provided, and the spring can be compressed.
  • the torque may be measured by pulling.
  • the first openings 36 to 46, the second openings 56 to 66, the number of protrusions 48 and 68, the number of the long holes 70, and the positions of the circumferential orbits where these are provided are examples, and similar effects It may be changed as appropriate within the range where (8)
  • the connecting structure of the crank 16 and the crankshaft 14 is also an example, and various known connecting mechanisms may be used as long as the crank 16, the crankshaft 14, and the drive wheel 30 can rotate together.
  • the detection circuit shown in FIG. 10 is also an example, and various known detection circuits can be used as long as the same effects are obtained.
  • the rotation limiting mechanism shown in the above-described embodiment is also an example.
  • the same effect can be obtained by providing a restriction hole (long hole 70) in the drive wheel 30 and pins 126 to 136 in the sprocket 50.
  • the design may be changed as appropriate within the range.
  • the coil springs 80 to 90 are used as the elastic body.
  • Liquid confinement type or spring combination cylinders can also be used.
  • various types of known elastic bodies can be used as long as they have long-term resilience within the pedaling force detection range.
  • the nonlinear output of the pedal effort can be linearly corrected by software.
  • the pedal force sensor of the present invention is mounted on the electrically assisted bicycle.
  • the present invention can be applied to an electric assist wheelchair.
  • a drive wheel fixed to the crankshaft and a sprocket that transmits the rotational force of the crankshaft to the propulsion wheel are indirectly connected by a plurality of elastic bodies, and the drive wheel
  • the distance between the elastic body and the elastic body compression means is set and arranged so that the compression start timing of the plurality of elastic bodies is shifted.
  • it is possible to approximate the desired detection characteristics by making the relationship between the displacement and the pedaling force non-linear by using a plurality of elastic bodies having different lengths and elastic coefficients as necessary. Applicable to the use of pedal force sensors. In particular, it is possible to improve the detection accuracy when the pedal force is small, and the pedal force detection in a wide range enables sufficient assistance at the time of initial movement or acceleration.

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Abstract

［課題］弾性体を利用した踏力検出において、弾性体の取り付け位置や長さ等のばらつきに起因する検出誤差を低減し、かつ広範囲での踏力検出が可能な踏力センサを提供する。 ［解決手段］クランク軸１４に固定された駆動ホイール３０と、推進用車輪にクランク軸１４の回転力を伝達するスプロケット５０との間を、複数のバネ８０～９０で連結するとともに、複数のバネ８０～９０の圧縮開始のタイミングがずれるように、各バネ８０～９０とその圧縮手段の間隔を設定する。駆動ホイール３０とスプロケット５０の位相差から踏力を検出するにあたっては、位相差の範囲に応じて利用するバネの本数が変化する。すなわち、位相差の範囲に応じて利用するバネ定数が異なるため、この変化するバネ定数に基づいて踏力が検出される。これにより、変位量と踏力の関係を非リニア化して所望の検出特性に近似させた踏力センサ１０が得られる。

Description

踏力センサ及びそれを利用した電動アシスト車
　本発明は、電動アシスト自転車などに利用される踏力センサ及びそれを利用した電動アシスト車に関し、更に具体的には、踏力の検出特性の非リニア化（非直線化）に関するものである。
　電動アシスト自転車等では、人によるペダルの踏み込みに応じた踏力を検出してモータによるアシスト量の制御を行っている。そのような踏力を検出するためのトルク検出装置には、５ｋｇ～１００ｋｇ程度の広い範囲で力を検出することが要求される。そのようなトルク検出の手段は、例えば、下記特許文献１に示すバネ機構を利用した技術がある。当該特許文献１は、人力で回転する入力側の回転体に対して、車輪に回転伝達を行う出力側を弾性部材によって反回転方向に付勢して配備し、両回転体の位相のズレによってトルクを検出するトルク検出装置であって、前記の弾性部材に伸縮コイルバネを利用することが開示されている。
特開２００１－２４９０５８号公報
 　しかしながら、上述したバネ機構によってトルクを検出する場合、バネの取り付け位置や長さのばらつき等の理由により、以下に示す２つの課題が生じるため、その点について考慮する必要がある。第１の課題は、こぎ始めの力が同じであっても、製品間で認識踏力がばらついてしまう点である。図１１(A)には、横軸にバネの変位開始の位置を含むバネ変位（縮量）と、縦軸の上側の踏力及び縦軸の下側の認識踏力との関係が示されている。図中、ＬＡ～ＬＣは、バネ定数及び長さが同じバネの取り付け位置を変えた場合であって、太い実線ＬＡはバネの取り付け位置が基準位置に一致している場合を、一点鎖線ＬＢはバネの取り付け位置が基準位置に対して横軸の右側にずれている場合を、点線ＬＣはバネの取り付け位置が基準位置に対して横軸の左側にずれている場合を示している。一点鎖線ＬＢについて見ると、実線ＬＡとはバネの圧縮開始位置がずれている。すなわち、オフセットがあるために、ある程度の力が加わるまでは、バネが変位しないことを意味している。ここで、認識踏力が、バネ取り付け位置が基準位置に一致している場合に基づいて細い実線ＬＡ’で示すように設定されていると、踏力がＡｋｇのとき、バネの取り付け位置が基準位置に一致していれば、認識踏力はＡ’となる。しかし、バネの取り付け位置が横軸右側にずれている場合、認識踏力はＡ’よりも大きいＢ’となる。反対にバネの取り付け位置が横軸左側にずれている場合、認識踏力はＡ’よりも小さいＣ’となる。すなわち、バネの取り付け位置が、基準位置から横軸の左右のいずれの側にずれても、認識踏力にばらつきが生じることになる。認識踏力がばらつくと、搭乗者のアシスト感が製品ごとにばらついてしまうという不具合が生じる。
 　第２の課題は、アシスト開始時の設定についてである。図１１(B)に一点鎖線ＬＢで示すように、バネの取り付け位置が基準位置からずれている場合、バネの圧縮開始位置が実線ＬＡで示す場合と比べてずれていることになるから、実際に踏力をかけなくても、認識踏力Ａ’ｋｇまでアシストされてしまう。このため、バネの取り付け位置がずれている場合、踏力Ａｋｇ以下では、アシストしない設定、すなわち、弱い踏力を無視する設定にしなければならない。逆に、一点鎖線ＬＢに示す場合を基準としてアシスト設定をしたとすると、バネ取り付け位置が基準位置に一致する場合（実線ＬＡ）、Ａｋｇの踏力がかかっても、バネ変位が０と誤検出されてしまう（図の破線で示す範囲）という不具合が生じる。これらの不具合は、バネの取り付け位置が異なる場合だけでなく、バネの長短の違いによっても生じる場合がある。このような不具合を解消するためには、バネの取り付け位置や長さのばらつきなどに起因する踏力の検出誤差を低減する必要がある。
 　本発明は、以上のような点に着目したものである。そこで、本発明の目的は、バネなどの弾性体を利用して踏力を検出するにあたり、弾性体の取り付け位置、長さ、弾性係数などの特性のばらつきを含み、初動時や加速時に起因する踏力の検出誤差を低減すること、あるいは、初動時や加速する時のように実際に踏力が加わったとき、十分なアシストを必要とするときにも対応できるようにすること、また、踏力の小さなときでも精度がよく、かつ広範囲で踏力を検出可能な特性を有すること、を備える踏力センサを提供することである。
 その他の目的は、先の踏力センサを搭載した電動アシスト車を提供することである。
　本発明の踏力センサは、クランク軸に直交して固定され、該クランク軸と共に回転する略板状の駆動ホイールと、前記駆動ホイールに相対向して配置されており、前記クランク軸に与えられた回転力を推進用車輪に伝達する略板状のスプロケットと、前記駆動ホイール側に設けられた複数の押圧動作手段と、前記スプロケット側に前記押圧動作手段に対向して設けられた複数の押圧受止手段と、対となる前記押圧動作手段と前記押圧受止手段との間で、前記駆動ホイールとスプロケットを間接的に連結するとともに、前記駆動ホイールと前記スプロケットとの回転変位量に応じて、その円周方向に伸縮する複数の弾性体と、前記駆動ホイールと前記スプロケットとの相対的な回転位相差を検出するセンサと、を備えるとともに、前記押圧動作手段と前記押圧受止手段間における複数の弾性体の伸縮が、複数のタイミングに分かれて動作開始するように、前記複数の対となる押圧動作手段と押圧受止手段を配置されているものである。
 　主要な形態の一つは、前記駆動ホイールの任意の円周軌道上に離間して形成された複数の第１の開口の一方の開口縁側が、前記複数の押圧動作手段であり、前記スプロケットに、前記複数の第１の開口と対向する位置に形成された複数の第２の開口の他方の開口縁側が、前記複数の押圧受止手段であり、前記弾性体が、前記第１の開口とそれに対応する第２の開口の双方に共有して収納されることで、前記スプロケットを前記駆動ホイールに対して間接的に連結した踏力センサである。
 　他の発明の踏力センサは、クランク軸に直交して固定され、該クランク軸と共に回転する略板状の駆動ホイールと、前記駆動ホイールに相対向して配置され、前記クランク軸に与えられた回転力を推進用車輪に伝達する略板状のスプロケットと、前記駆動ホイールの任意の円周軌道上に、離間して形成された複数の第１の開口と、前記スプロケットに、前記複数の第１の開口と対応する位置に形成された複数の第２の開口と、前記第１の開口とそれに対応する第２の開口の双方に共有して収納されており、前記スプロケットを前記駆動ホイールに間接的に連結するとともに、前記駆動ホイールの回転量に応じて、その円周方向に伸縮可能な複数の弾性体と、前記駆動ホイールの回転量に応じて、前記複数の弾性体に、前記円周方向に収縮する力を付与する複数の弾性体圧縮手段と、前記駆動ホイールに、前記第１の開口とは異なる円周軌道上に略等間隔で設けられた複数の第１の被検出部と、前記スプロケットに、前記第２の開口及び前記第１の被検出部とは異なる円周軌道上に、略等間隔で前記第１の被検出部と同数設けられた第２の被検出部と、前記第１の被検出部を検出可能な位置に、該第１の被検出部と離間して配置されており、前記クランク軸と連動しない第１の非接触センサと、前記第２の被検出部を検出可能な位置に、該第２の被検出部と離間して配置されており、前記クランク軸と連動しない第２の非接触センサと、を備えるとともに、前記弾性体圧縮手段による複数の弾性体の圧縮が、複数のタイミングに分かれて開始するように、前記弾性体と弾性体圧縮手段が配置されているものである。
 　主要な形態の一つは、前記弾性体圧縮手段が、前記駆動ホイールの第１の開口の一方の縁部，又は、前記駆動ホイールとともに回転して前記弾性体に接触する接触体の少なくとも一方による押圧動作手段と、前記スプロケットの第２の開口の他方の縁部側による押圧受止手段と、により構成された踏力センサである。他の形態は、前記複数の弾性体は、前記駆動ホイールの第１の開口又はスプロケットの第２の開口の少なくとも一方に設けられた突起により、駆動ホイールの円周方向に伸縮可能に支承される踏力センサである。
 　更に他の形態は、前記弾性体が、コイルバネである踏力センサである。更に他の形態は、前記駆動ホイールと前記スプロケット間の回転変位を、一定の範囲内に規制する回転制限手段を設けた踏力センサである。更に他の形態は、前記複数の弾性体には、長さ又は弾性係数の少なくとも一方が異なる２種類以上の弾性体が含まれる踏力センサである。
 　本発明の電動アシスト車は、前述のいずれかに記載の踏力センサを搭載したものである。
　本発明の前記及び他の目的、特徴、利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭にする。
　本発明によれば、クランク軸に固定された駆動ホイールと、推進用車輪にクランク軸の回転力を伝達するスプロケットとの間を、複数の弾性体で間接的に連結して、前記の駆動ホイールとスプロケットとの回転変位量から踏力を検出するにあたり、前記の複数の弾性体の圧縮開始のタイミングがずれるように弾性体と弾性体圧縮手段間の距離を設定して配置する。この配置に加え、必要に応じて長さや弾性係数が異なる複数の弾性体を利用することで、弾性体の変位量と踏力の関係を非リニア化して所望の検出特性に近似させた踏力センサが得られる。
バネの取り付け位置の違いによる検出踏力の誤差量が、バネ定数の違いにより変化する様子を示す説明図である。 バネ定数の異なる複数のバネを利用して、変位と踏力の関係を非リニア化させる原理を示す説明図である。 複数のバネの圧縮開始タイミングをずらすことで、踏力検出に利用するバネの本数を変化させることを示す説明図である。 複数のバネの圧縮開始タイミングをずらすことで、踏力検出に利用するバネの本数を変化させる他の例を示す説明図である。 本発明の実施例１の踏力センサを搭載した電動アシスト自転車の主要部を示す断面図である。 (A)は前記図５を矢印ＦＡ側から見た平面図であり、(B)は前記図５を矢印ＦＢ側から見た平面図， (C)は第１の開口に収納したバネをスプロケット側から見た平面図である。 (A)は駆動ホイール（クランク内板）を前記図５の矢印ＦＡ側から見た平面図，(B)はクランク内ギヤを図５の矢印ＦＡ側から見た平面図， (C)はスプロケット（クランク外ギヤ）を図５の矢印ＦＡ側から見た平面図である。 前記実施例１の踏力センサの内部構造を示す斜視図である。 前記実施例１の作用を説明する図である。 前記実施例１の検出回路の一例を示す図である。 背景技術を示す説明図である。
　以下、本発明を実施するための形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。
　最初に、図１～図３を参照しながら、本発明の踏力センサの基本概念を説明する。電動アシスト自転車などで踏力のトルク検出に弾性体としてバネを利用した場合、上述した図１１(A)及び (B)に示すように、バネの取り付け位置や長さのばらつき、あるいは、バネの長さと反比例の関係にあるバネ定数のばらつきに起因する課題が生じる。本発明は、そのような弾性体の長短、取り付け位置、特性（弾性係数など）のばらつきに起因する検出踏力の誤差を低減するとともに、初動時や加速時のように十分なアシストを必要とするレンジでは、広範囲での踏力検出を可能としたものである。具体的には、踏力検出に用いる弾性体を複数利用し、これら複数の弾性体の弾性係数を変えることである。すなわちバネの場合、バネ定数を変えるとともに、複数の弾性体の圧縮開始タイミングをずらすような配置、あるいはオフセットを設けた配置で踏力センサを構成することにより、踏力検出特性を非リニア化して、所望の検出特性カーブに近似させた踏力センサの提供が可能になる。以下、弾性体としてコイルバネを利用した場合を例に挙げて、所望の検出特性の実現化について説明する。
 　図１に、踏力をＦ、バネ定数をｋ、バネ変位（縮量）ｘをすると、Ｆ＝ｋｘになる関係式の特性を示す。図１には、横軸にバネの変位開始の位置を含むバネ変位（縮量）と、縦軸の上側の踏力及び縦軸の下側のコンピュータによる認識踏力との関係が示されている。
図中の太い実線ＬＡ及び一点鎖線ＬＢで示される特性は、バネの長さとバネ定数が同じ基準品のバネであって、実線ＬＡは、バネの取り付け位置が基準位置に一致する場合、一点鎖線ＬＢは、バネの取り付け位置を基準位置からずらした場合、すなわち、変位開始位置をずらした場合の特性を示している。また、太い点線ＬＡ’は、前記基準品よりもバネ定数が小さいバネを、基準位置に一致するように取り付けた場合の特性を示し、太い二点鎖線ＬＢ’は、点線ＬＡ’と同じバネ（基準品よりもバネ定数が小さいバネ）の変位開始位置を右へずらした場合の特性を示している。
 　実線ＬＡと一点鎖線ＬＢは、変位開始位置が異なるため、図１の下側において、２つのバネの変位が同じであっても、認識踏力が異なってしまうことが示されている。すなわち、認識踏力特性の直線ＮＦＰにおいて、バネ取り付け位置が基準位置の実線ＬＡの場合、認識踏力はＡ’であるが、バネ取り付け位置がずれている一点鎖線ＬＢの場合、認識踏力はＢ’になってしまう。一般的にコンピュータによる認識踏力は、バネの取り付け位置が基準位置と一致している場合の実線ＬＡを基準にして数値Ａ’が表示されるように設定されるため、位置をずらして取り付けた場合の一点鎖線ＬＢでは、数値Ａ’とは異なる数値Ｂ ’を表示することになる。
 　次に、前述の基準品よりもバネ定数が小さい２つのバネの変位開始位置をずらした場合の特性について検討する。点線ＬＡ’は、バネ定数が小さいバネを基準位置に一致させて取り付けた場合の特性を示し、二点鎖線ＬＢ’は、同じくバネ定数が小さいバネを基準位置からずらして取り付けた場合の特性を示している。これらＬＡ’及びＬＢ’で示す特性は、前述のＬＡ及びＬＢで示す特性と比較して、同じ踏力の場合、変位が約２倍の大きさの違いで示されている。一方、図１の下側において、点線ＬＡ’と二点鎖線ＬＢ’は、２つのバネの変位が同じであっても、変位開始位置が異なることにより認識踏力が異なることが示されている。すなわち、認識踏力特性の直線ＮＦＰ’において、バネ取り付け位置が基準位置の点線ＬＡ’の場合、認識踏力はＡ’であるが、バネ取り付け位置がずれている二点鎖線ＬＢ’の場合、認識踏力はＣ’となる。すなわち、変位開始位置が異なることによる認識踏力Ａ’とＣ’の差は、先の基準品のバネを用いた場合における認識踏力Ａ’とＢ’の差に比較し、図示の例では約半分の相違となっている。以上より、バネ定数の小さいバネを基準品の代わりに使用すると、位置をずらしてもバネ定数が小さくなった分、認識踏力の差も小さくできる。従って、踏力の検出機構にバネを利用した場合には、バネの取り付け位置が変わる場合（バネの長短のばらつきも含む）であっても、バネ定数が小さいバネを利用すれば、認識踏力の誤差の低減が可能となる。
 　しかしながら、バネ定数が小さいままでは踏力の検出範囲が狭いため、発進時（初動時）や加速時あるいは坂道等での強い踏力を検出することができず、アシスト感が弱い自転車になってしまう。そこで、本発明では、長さのばらつきによる検出誤差の低減とともに、例えば５ｋｇ～１００ｋｇのような広範囲での踏力検出を達成するために、複数のバネを利用してバネごとの圧縮のタイミングをずらす例を試みた。
 　図２(A)には、バネの材料、線形あるいは平均コイル径などが同じで、バネ定数ｋのみがａ１～ａ６までの６つの異なるバネそれぞれについて、横軸をバネの変位開始の位置を含む変位、縦軸を踏力とした場合の関係が示されている。バネ定数ｋは、ａ１が最小、ａ６が最大であり、バネ定数ｋがａ１からａ６まで順に大きくなるにつれて、特性直線の傾きが大きくなっている。このようにバネに荷重（踏力）をかけると変位するが、仮に、バネ定数ｋ＝ａ１のバネのみを利用して踏力センサを構成したとすると、少しの踏力で大きく変位するが、踏力検出範囲が狭くなる。反対に、バネ定数ｋ＝ａ６のバネを利用して踏力センサを構成したとすると、踏力による変化は小さいので、限られた長さのバネにおいて、大きな踏力を対象にすることができ、踏力検出範囲を広げることができる。
　そこで、図２(B)に示すように、バネ定数ｋ＝ａ１からｋ＝ａ６までの６つのバネの設定位置ないし取り付け位置をそれぞれ少しずらした場合、すなわち、特性直線の起点を少しずつずらした場合の説明をする。例えば、変位０～変位ｘ１までの範囲ではバネ定数ｋが最も小さいｋ＝ａ１の直線を利用し、変位ｘ１～変位ｘ２までの範囲ではその次にバネ定数ｋが小さいｋ＝ａ２の直線を利用する。同様に、変位ｘ２～変位ｘ３までの範囲ではバネ定数ｋ＝ａ３の直線を利用し、変位ｘ３～ｘ４までの範囲ではバネ定数ｋ＝ａ４の直線を利用し、変位ｘ４～ｘ５までの範囲ではバネ定数ｋ＝ａ５の直線を利用する。更に、変位ｘ５以上の範囲では、バネ定数ｋが最も大きいｋ＝ａ６の直線を用いることができれば、理論上は変位に応じて利用するバネ定数が異なることになる。なお、このような異なるバネ定数の組み合わせを用いた場合の各バネの配置として、ここでは、バネ定数が一番小さいものを最初に変位開始する位置に置き、順に大きなものを配置した説明をしたが、必ずしもそうである必要はない。なぜならば、バネを並列に使用する場合、合成バネ定数は、足し算的にバネ定数が大きくなるバネを使用していることと同じになるためである。
 　この場合の踏力検出特性は、図２(C)にバネ定数ｋ＝ａｍｉｘで示すように、変位が小さいときには踏力検出範囲が狭く、すなわち、長さや取り付け位置のばらつきによる検出誤差が小さく、変位が大きくなるにつれて踏力検出範囲が広くなっている。すなわち、図２(C)に示すバネ定数ｋ＝ａ６のグラフと起点が同じであっても、ｋ＝ａ６の場合はリニアな特性を示すのに対し、複数のバネ定数を用いたｋ＝ａｍｉｘでは、特性曲線の立ち上がりが緩やかなカーブに近似された形状となっている。この特性曲線は、単純に考え方を模式的に示したが、実際には合成バネ定数のバネの特性曲線を示すことになる。
 　換言すれば、特性曲線の立ち上がりを穏やかにすることで、踏力が小さい範囲、例えば０～１０ｋｇの範囲では、踏力の変化に対するバネの変位が大きいが、踏力の変位にはあまり反映されない。踏力が小さいときの検出は、バネのばらつきが検出結果に出るため、そのばらつきは踏力の測定に影響が少なくなるように、例えば電動アシスト自転車における漕ぎ始めの状態を良好に検出して、アシスト量の制御を的確に行なうことができるようにすることが可能である。
 　次に、変位に応じて利用するバネ定数を変化させる手法について、図３を参照して説明する。図３は、複数のバネの圧縮開始タイミングをずらすことで、踏力検出に利用するバネの本数が変化することを示す説明図である。図３(A)に示すように、同じ長さ及びバネ定数の６本のバネＳＡ～ＳＦは、６本のバネ全てが少しずつ位置をずらして配置されている。これらバネＳＡ～ＳＦは、バネの後端ＲＥ側が固定側の押圧受止壁ＲＷに固定されており、先端ＴＥ側がボールＢの移動に応じて変位する押圧動作壁ＯＷに接触することにより圧縮される。図３(A)には、圧縮力がかかる前の状態が示されており、押圧動作壁ＯＷは、位置Ｐ０においてバネＳＡの先端ＴＥに接触している。この状態から、図３(B)に示すように、ボールＢによって押圧動作壁ＯＷを同図に矢印で示す方向に位置Ｐ１まで移動させると、バネＳＡが圧縮されるとともに、押圧動作壁ＯＷがバネＳＢの先端ＴＥに接触する。すなわち、押圧動作壁ＯＷを位置Ｐ０から位置Ｐ１まで移動させる力がかかったときは、利用されるバネの本数が１本である。更に、押圧動作壁ＯＷを矢印方向に移動させると、バネＳＢ，ＳＣ，ＳＤ，ＳＥの圧縮が順次開始される。すなわち、押圧動作壁ＯＷをバネＳＦの先端ＴＥに達する位置Ｐ２まで移動させる力がかかったときは、利用されるバネはバネＳＡ～ＳＥまでの合計５本である。更に、押圧動作壁ＯＷを位置Ｐ２よりも図の左側に移動させる力がかかると、６本全てのバネが利用される。この図３において、バネＳＡ～ＳＦをバネ定数の小さいものからバネ定数の大きいものを使用したときには、図２(C)のバネ定数ｋ＝ａｍｉｘで示す合成バネ定数の特性曲線と同様のトルク検出の装置とすることができる。
 　このように、押圧動作壁ＯＷを変位させる力が変化するときに、その力の大きさに応じて利用されるバネの本数が変化するということは、利用される複数のバネを並列接続したときの合成バネ定数が足し算的に変化しているということができる。すなわち、バネ定数が小さいバネのみを利用した場合であっても、複数本のバネを圧縮開始のタイミングがずれるように配置することによって、バネのばらつきによる影響を極力少なくし、検出誤差を低減させると同時に、広範囲での踏力検出も可能な特性が実現できるようになる。
 　次に、図４～図１０を参照しながら、上述した複数のバネの圧縮開始のタイミングのずれを実現可能な装置構成を説明する。図４は、前述の図３を、以下の図５～図１０に示す装置構成に対応させた説明図である。図５は、本実施例の踏力センサを搭載した電動アシスト自転車の主要部を示す断面図である。図６(A)は前記図５を矢印ＦＡ側から見た平面図，図６ (B)は前記図５を矢印ＦＢ側から見た平面図，図６(C)は第１の開口内に収納されたバネをスプロケット側から見た平面図である。また、前述の図５は、図６(A)の＃Ａ－＃Ａ断面図，図６(B)の＃Ａ’－＃Ａ’断面図に相当する。図７(A)は駆動ホイールを、図７(B)はクランク内ギヤを、図７ (C)はスプロケット（クランク外ギヤ）を、それぞれ図５の矢印ＦＡ側から見た平面図である。図８は、本実施例の踏力センサの内部構造を示す斜視図であり、図９は、本実施例の作用を示す図である。図１０は、本実施例の検出回路の一例を示す図である。
 　図４に示すように、本例では、同じ長さの２本のバネＳＡ及びＳＢが同じ位置に配置され、該バネＳＡ及びＳＢよりも短い同じバネＳＣ’～ＳＦ’が、少しずつ位置をずらして配置されている。ここでは、前記バネＳＡ及びＳＢのバネ定数は、例えば、他のバネＳＣ’～ＳＦ’の１／２であるものとする。これらバネＳＡ，ＳＢ，ＳＣ’～ＳＦ’は、バネの後端ＲＥ側が固定側の押圧受止壁ＲＷに固定されており、先端ＴＥ側がボールＢの移動に応じて変位する押圧動作壁ＯＷに接触することにより圧縮される。図４(A)には、圧縮力がかかる前の状態が示されており、押圧動作壁ＯＷは、位置Ｐ０において２本のバネＳＡ及びＳＢの先端ＴＥに接触している。この状態から、図４(B)に示すように、ボールＢによって押圧動作壁ＯＷを同図に矢印で示す方向に位置Ｐ１まで移動させると、２本のバネＳＡ及びＳＢが圧縮されるとともに、押圧動作壁ＯＷがバネＳＣ’の先端ＴＥに接触する。すなわち、押圧動作壁ＯＷを位置Ｐ０から位置Ｐ１まで移動させる力がかかったときは、利用されるバネの本数が２本である。更に、押圧動作壁ＯＷを矢印方向に移動させると、バネＳＣ’、ＳＤ’、ＳＥ’の圧縮が順次開始される。すなわち、押圧動作壁ＯＷをバネＳＦ’の先端ＴＥに達する位置Ｐ２まで移動させる力がかかったときは、利用されるバネは長いバネＳＡ及びＳＢと、短いバネＳＣ’，ＳＤ’，ＳＥ’の合計５本である。更に、押圧動作壁ＯＷを位置Ｐ２よりも図の左側に移動させる力がかかると、６本全てのバネが利用される。このように設定するバネ定数１／２のバネを二つ並列に使用することで、バラツキを平均化することが可能になる。また、バネ定数の同じ４つのバネの位置を少しずつずらすことで徐々に合成バネ定数を大きくすることができる。その上、バネの特性曲線を穏やかな立ち上がりで徐々にあがっていくものとすることが可能となるのである。
　以下に、この原理を利用した踏力を検出する装置の説明をする。
 　本実施例の踏力センサ１０は、駆動ホイール（クランク内板）３０，スプロケット（クランク外ギヤ）５０，クランク内ギヤ７４，複数のコイルバネ（以下「バネ」とする）８０～９０及びその圧縮手段，駆動ホイール３０に設けられた複数の突起４８，スプロケット５０に設けられた複数の突起６８，前記突起４８，６８を検出する非接触センサ１６８，１７０を中心に構成されている。このほか、踏力センサ１０には、回転板１１０，クランク外カバー１２０，センサカバー１５０，回転制限機構などが含まれる。以下、前記各部について順に説明する。
 　駆動ホイール３０は、自転車フレーム１２に回転可能に支持されたクランク軸１４に、クランク軸１４とともに回転するように取り付けられている。図５に示すように、クランク軸１４には、クランク１６が固定されており、クランク１６のアーム１８の先端側には、ペダル２４のペダル軸２４Ａが取り付けられている。また、クランク１６の複数の固定用アーム２０（図６(B)の例では４個）は、取り付けナット２２によって後述するクランク外カバー１２０に固定されている。該クランク外カバー１２０は、後述するように、クランク内ギヤ７４を介して駆動ホイール３０に固定される。このため、ペダル２４を踏む運動がクランク１６の回転運動へと変換されてクランク軸１４に伝達されると、クランク軸１４が回転するとともに、クランク１６が固定されたクランク外カバー１２０，クランク内ギヤ７４，駆動ホイール３０も一体に回転する。
 　駆動ホイール３０は、図７(A)に示すように、クランク軸１４が貫通可能な開口部３２が中央に形成された略円板状であって、開口部３２の縁部近傍には後述するクランク外カバー１２０，クランク内ギヤ７４，回転板１１０と一体に固定するためのリベット１２５（図５参照）を通す穴３４が、略等間隔で複数形成されている。また、複数の穴３４よりも外周側の円周軌道上には、複数の第１の開口３６～４６が、略等間隔で設けられている。これら第１の開口３６、３８、４０、４２、４４、４６は、収納するバネ８０、８２、８４、８６、８８、９０の寸法と、これらバネ８０、８２、８４、８６、８８、９０の圧縮を開始するタイミングに応じて適宜設定される。例えば、本実施例では、第１の開口３６と、開口３６に対向する第１の開口４２は、同寸法に形成されており、これら開口に長いバネ８０，８６がそれぞれ収納される。また、第１の開口３８，４０，４４，４６は、第１の開口３６及び４２よりも短く形成されており、それぞれに短いバネ８２，８４，８８，９０が収納される。なお、バネ８０，８６は同じ長さであり、他のバネ８２，８４，８８，９０は、同じ長さであって、かつバネ８０及び８６よりも短いものが利用される。これらバネ８０～９０のバネ定数は異なり、２種類のバネ定数のものを利用している。すなわち、バネ定数が小さく、長さが長いバネ８０，８６と、バネ定数が大きく、長さが短いバネ８２，８４，８８，９０の２種類である。前記の長いバネ８０，８６は、前記図４のバネＳＡとＳＢに対応し、短いバネ８２，８４，８８，９０は、それぞれ前述の図４のバネＳＣ’，ＳＤ’，ＳＥ’，ＳＦ’に相当する。
　図６(A)には、バネ８０～９０を収納した状態が示されている。同図に示すように、長いバネ８０，８６、例えば、株式会社ミスミのＳＷＢ１２－３０を収納する第１の開口３６，４２は、それらの開口縁３６Ｂ，４２Ｂとバネ８０，８６の自由端側の端部８０Ｂ，８６Ｂとの間に隙間が生じないように寸法が設定されている。一方、短いバネ８２，８４，８８，９０、例えば、株式会社ミスミのＳＷＢ１２－２０を収納する第１の開口３８，４０，４４，４６は、それぞれ若干長さが異なっている。例えば、図６(A)に示す例では、バネ８２の端部８２Ｂと開口縁３８Ｂの隙間が最も狭く、次いで、バネ８４の端部８４Ｂと開口縁４０Ｂの隙間、バネ８８の端部８８Ｂと開口縁４４Ｂの隙間、バネ９０の端部９０Ｂと開口縁４６Ｂの隙間の順で隙間の幅が広がるように寸法が設定されている。
 　この隙間は、図６(C)に隙間Ｉとして示されている。図６(C)に示すように、第１の開口３６～４６の開口縁３６Ｂ～４６Ｂを、図４に示す押圧動作壁ＯＷとみなし、後述するバネ支持体９２の端面９４Ａを図４の押圧受止壁ＲＷとみなす。また、バネ８０～９０の端部８０Ａ～９０Ａを図４のバネ後端ＲＥとみなし、バネ８０～９０の端部８０Ｂ～９０Ｂを図４のバネ先端ＴＥとみなした場合、隙間Ｉは、バネ８２，８４，８６，８８に踏力が加わるときの押圧動作壁ＯＷの当たり位置（図４の位置Ｐ１～Ｐ２までの範囲での４つの当たり位置）の調整幅に相当する。更に、駆動ホイール３０には、第１の開口３６～４６よりも外側の円周軌道上に、略等間隔で複数の突起４８が設けられている。これら複数の突起４８は、後述する第１の非接触センサ１６８により検出される。
 　以上のような構成の駆動ホイール３０は、図５に示すように、回転板１１０を介して自転車フレーム１２に対して回転可能に連結される。回転板１１０は、開口部１１３が形成された凹部１１２の外側にフランジ１１６を設けた形状となっている。凹部１１２には、駆動ホイール３０の穴３４と対応する位置に、前記リベット１２５を通すための同数の穴１１４（図示せず）が形成されている。
 　次に、スプロケット（クランク外ギヤ）５０及びクランク内ギヤ７４について説明する。クランク内ギヤ７４は、図７(B)に示すように、中央に前記クランク軸１４が貫通する開口部７６が形成された略リング状であって、開口部７６の周囲には、略等間隔で複数の穴７８が形成されている。該穴７８は、駆動ホイール３０とクランク内ギヤ７４を重ねたときに、前記駆動ホイール３０の穴３４と一致する位置及び間隔で形成されている。
 　前記スプロケット５０は、前記クランク内ギヤ７４の外側に配置されるものであって、中央の開口部５２の径は、前記クランク内ギヤ７４の外径よりも若干大きく設定されている。すなわち、駆動ホイール３０及びクランク内ギヤ７４がクランク軸１４とともに回転しても、スプロケット５０には、直接その回転力が伝達されることはない。そこで、駆動ホイール３０とスプロケット５０を間接的に連結するために、複数のバネ８０～９０が用いられる。前記スプロケット５０には、前記駆動ホイール３０と重ねたときに、複数の第１の開口３６、３８、４０、４２、４４、４６と対応する位置に、複数の第２の開口５６、５６、５８、６０、６２、６４、６６が形成されており、対応する第１及び第２の開口に共有して前記バネ８０～９０が収納される。図６には、第１の開口３６及び第２の開口５６に長いバネ８０が収納され、第１の開口３８と第２の開口５８に短いバネ８２が収納され、第１の開口４０と第２の開口６０に短いバネ８４が収納され、第１の開口４２と第２の開口６２に長いバネ８６が収納され、第１の開口４４と第２の開口６４に短いバネ８８が収納され、第１の開口４６と第２の開口６６に短いバネ９０が収納されている。なお、第２の開口５６～６６は、収納状態のバネ８０～９０の端部８０Ｂ、８２Ｂ、８４Ｂ、８６Ｂ、８８Ｂ、９０Ｂと開口縁５６Ｂ、５８Ｂ、６０Ｂ、６２Ｂ、６４Ｂ、６６Ｂとの間に、ほぼ隙間ができない寸法に設定されている点で、第１の開口３６～４６と異なっている。また、第２の開口５６～６６の一方の端部５６Ａ、５８Ａ、６０Ａ、６２Ａ、６４Ａ、６６Ａの近傍には、ネジ１０２をねじ込むためのネジ穴７２が設けられている。
 　バネ８０～９０を第１及び第２の開口部に共有して収納保持するために、本実施例では、図８に示すバネ支持体９２を利用している。該バネ支持体９２は、略円柱状の取り付け基部９４にロッド９８を設けた構造となっており、このロッド９８の根本になる取り付け基部９４の端面９４Ａは、バネ８０～９０の各端部８０Ａ、８２Ａ、８４Ａ、８６Ａ、８８Ａ、９０Ａが当たる押圧受止壁ＲＷとして、バネ圧縮手段の一方を構成する。更に、取り付け基部９４には、段部９６とネジ穴１００が形成されている。ロッド９８には、端部８０Ａ～９０Ａが取り付け基部９４側を向くようにしてバネ８０～９０が通される。そして、取り付け基部９４の段部９６をスプロケット５０の第２の開口５６～６６のそれぞれの開口縁５６Ａ、５８Ａ、６０Ａ、６２Ａ、６４Ａ、６６Ａ側に当接して、取り付け基部９４のネジ穴１００とスプロケット５０のネジ穴７２の位置を合わせてネジ１０２を螺合することにより、バネ８０～９０が、対応する位置の第１の開口及び第２の開口に共通して収納される。すなわち、これらバネ８０～９０により駆動ホイール３０とスプロケット５０が間接的に連結される。なお、バネ８０～９０は、後述するバネ圧縮手段の他方との協同によって、駆動ホイール３０の回転量に応じて、その円周方向に圧縮される。また、駆動ホイール３０が回転しない状態では、バネ８０～９０は形状が復元するように、バネ支持体９２のロッド９８によって、伸縮可能に支承されている。なお、上記のバネ支持体９２は、ネジ１０２の螺合によってスプロケット５０に固定する構成を示したが、必ずしも螺合させてなくてもよい。要は、バネ８０～９０が、第１の開口３６～４６と、これら第１の開口３６～４６に対向する第２の開口５６～６６との組み合わせにより構成された開口内に収まっていれば十分であり、バネ支持体９２以外の手段によって、前述の組み合わせにより構成された開口内に収まるように保持されればよい。
 　スプロケット５０の外周部にはギヤ部５４が形成されており、ギヤ部５４には、自転車の推進用車輪（後輪）を駆動するチェーン７３（図５参照）が掛けられている。従って、クランク軸１４に与えられた回転力は、駆動ホイール３０からバネ８０～９０を介してスプロケット５０に間接的に伝達され、更に、該スプロケット５０からチェーン７３を介して推進用車輪に伝達される。また、スプロケット５０の駆動ホイール側の主面には、外周部の近傍に、略等間隔で複数の突起６８が設けられている。複数の突起６８は、駆動ホイール３０の突起４８と同数設けられており、後述する第２の非接触センサ１７０により検出される。これら突起４８及び６８は、駆動ホイール３０とスプロケット５０の位相差を検出するものであって、何も負荷が掛かっていない状態では、図９(A)に示すように位置ずれが生じないように調整されている。更にスプロケット５０には、第２の開口５６、５８、６０、６２、６４、６６の円周軌道と複数の突起６８の円周軌道の間に、複数（図示の例では５つ）の長穴７０が設けられている。該長穴７０は、後述する回転制限ピン１４０の移動範囲を制限することによって、駆動ホイール３０とスプロケット５０の回転ずれが一定の範囲を超えないように規制するものである。
 　以上のようなスプロケット５０のペダル２４側の主面には、クランク外カバー１２０が設けられている。クランク外カバー１２０は、図５に示すように、スプロケット５０及びクランク内ギヤ７４と重ねたとときに、クランク内ギヤ７４にのみ接触するように、中央がクランク内ギヤ７４とほぼ同形状の凹部１２２に形成されており、その中心にはクランク軸１４が貫通する開口部１２４が形成されている。また、凹部１２２には、前記リベット１２５を通すための穴１２３が、駆動ホイール３０の穴３４及びクランク内ギヤ７４の穴７８と対応する位置に複数設けられている。凹部１２２の外側部分は、スプロケット５０に取り付けたバネ８０～９０の伸縮を妨げないように、スプロケット５０の表面との間に所定の間隔を有するように立ち上がっている。
 　このようなクランク外カバー１２０は、クランク１６の固定用アーム２０と取り付けナット２２により固定されている。そのため、回転板１１０の穴１１４，駆動ホイール３０の穴３４，クランク内ギヤ７４の穴７８，クランク外カバー１２０の凹部１２２の穴１２３の位置を合わせてリベット１２５で固定することにより、ペダル２４の操作によってクランク軸１４が回転すると同時に、回転板１１０，駆動ホイール３０，クランク内ギヤ７４，クランク外カバー１２０が一体となって回転する。このとき、スプロケット５０は、バネ８０～９０により駆動ホイール３０に間接的に連結されているものの、チェーン７３により駆動ホイール３０の回転方向と逆方向にトルクが掛かっているため、駆動ホイール３０が回転を始めてからスプロケット５０が回転を始めるまでには、若干のずれが生じる。なお、クランク外カバー１２０の凹部１２２と前記クランク外ギヤ７４の間には、必要に応じて図５及び図８に示すスペーサ１４２が設けられる。スペーサ１４２には、穴１１４，３４，７８，１２３と対応する位置に、複数の穴１４４が形成されている。
 　更に、クランク外カバー１２０には、駆動ホイール３０と固定したときに、第１の開口３６～４６の開口縁３６Ｂ、３８Ｂ、４０Ｂ、４２Ｂ、４４Ｂ、４６Ｂとほぼ対応する位置に、複数（図示の例では６つ）のピン１２６、１２８、１３０、１３２、１３４、１３６が設けられている。これらピン１２６～１３６は、駆動ホイール３０の回転量に応じて、開口縁３６Ｂ～４６Ｂとともに、バネ８０～９０の端部８０Ｂ～９０Ｂを圧縮するものであって、スプロケット５０に達しない程度の長さに設定されている。すなわち、本実施例では、開口縁３６Ｂ～４６Ｂとバネ８０～９０の端部８０Ｂ～９０Ｂが接触するのと同じタイミングで、ピン１２６～１３６も端部８０Ｂ～９０Ｂに接触するように配置しているため、開口縁３６Ｂ～４６Ｂとピン１２６～１３６の双方が、バネの圧縮手段の他方、すなわち押圧動作壁ＯＷを構成している。また、クランク外カバー１２０には、スプロケット５０の長穴７０と対応する位置に、回転制限ピン１４０が複数設けられている。回転制限ピン１４０は、駆動ホイール３０に達しない長さに設定されており、長穴７０内でのみ移動が可能となっている。このため、駆動ホイール３０とクランク外カバー１２０が一体に回転し、該駆動ホイール３０に遅れてスプロケット５０が回転を始めた場合、その回転ずれは、前記回転制限ピン１４０が長穴７０の端部に接触した時点で最大となり、それ以降は、駆動ホイール３０とともにスプロケット５０が回転することとなる。
 　次に、位相差を検出するためのセンサについて説明する。センサカバー１５０は、駆動ホイール３０側に配置されており、センサ固定板１７２によって前記自転車フレーム１２に固定され、駆動ホイール３０とは一体に回転しない。該センサカバー１５０の開口部１５２の内側には、図５に示すようにスライダ１５４を介して回転板１１０の凹部１１２が収納されており、更に回転板１１０のフランジ１１４とセンサカバー１５０の間の適宜位置には、他のスライダ１５６，１５８が設けられている。
 　また、センサカバー１５０の外側、すなわち、自転車フレーム１２側には、センサベース１６０が設けられている。該センサベース１６０内には、センサ基板１６２，センサボビン１６４，１６６が設けられており、センサカバー１５０の内側には、ボビン１６４と対応する位置に第１の非接触センサ１６８が設けられ、ボビン１６６と対応する位置に第２の非接触センサ１７０が設けられている。第１の非接触センサ１６８は、駆動ホイール３０の突起４８を検出可能な位置に、非接触状態で配置されており、第２の非接触センサ１７０は、スプロケット１５０の突起６８を検出可能な位置に、非接触状態で配置されている。すなわち、突起４８，６８が、第１の非接触センサ１６８，第２の非接触センサ１７０に対向する位置に来た時にセンサ１６８，１７０から信号が発生する。
　次に、図９も参照して、本実施例の作用を説明する。図９(A)は、駆動ホイール３０及びスプロケット５０の双方に負荷が掛かっていない状態，あるいは、同じ負荷状態、すなわちペダル２４を踏んでいない状態を示しており、このとき、駆動ホイール３０の突起４８とスプロケット５０の突起６８は同じ円周角で同位置にあり、非接触センサ１６８，１７０から発生する信号にずれ（位相差）は発生しない。また、長いバネ８０及び８６の端部８０Ｂ及び８６Ｂは、第１の開口３６，４２の開口縁３６Ｂ，４２Ｂとともに、ピン１２６，１３２にほぼ接触した状態となっており、他のバネ８２，８４，８８，９０の端部８２Ａ，８４Ａ，８８Ａ，９０Ａは、開口縁３８Ｂ，４０Ｂ，４４Ｂ，４６Ｂ及びピン１２８，１３０，１３４，１３６との間に所定の隙間を形成している。
 
　初動時，あるいは、走行中に加速したい場合、図９(A)に示す状態からペダル２４を踏むことになるが、ペダル２４を踏む力は、クランク１６を介してクランク軸１４を回転させるとともに、クランク外カバー１５０，クランク内ギヤ７４，駆動ホイール３０，回転板１１０にも伝達され、これらを一体に回転させる。本実施例では、駆動ホイール３０とスプロケット５０をバネ８０～９０により間接的に連結しているが、ペダル２４を踏んでトルクが掛かったとき、スプロケット５０にはチェーン７３を介して連結した後輪によって、駆動ホイール３０に掛る踏力と逆方向のトルクが掛かっているから、これら駆動ホイール３０とスプロケット５０に掛かるトルクの差が前記バネ８０～９０を圧縮し、相対的に駆動ホイール３０とスプロケット５０の位置ずれを生じさせる。
 　図９(B)には、駆動ホイール３０の回転によりスプロケット５０との相対的な位置ずれが生じた状態が示されている。同図(B)では、バネ８０（及び８６）の端部８０Ｂ（及び８６Ｂ）が、駆動ホイール３０の開口縁３６Ｂ（及び４２Ｂ）とピン１２６（及び１３２）により圧縮され、バネ８２の端部８２Ｂが、開口縁３８Ｂとピン１２８に接触した状態が示されている。駆動ホイール３０が更に回転を続けると、圧縮手段との間隔が狭い順，すなわち、本実施例では、バネ８２，８４，８８，９０の順に圧縮が開始される。この駆動ホイール３０とスプロケット５０の相対的な位置ずれは、駆動ホイール３０と一体に回転するクランク外カバー１５０に設けた回転制限ピン１４０が、スプロケット５０の長穴７０の端に当接するまで生じる。そして、回転制限ピン１４０が長穴７０の端に当たった後は、それ以上の相対位置ずれは発生せず、ペダル２４を踏む力は、スプロケット５０に掛けられたチェーン７３を経由して後輪に伝達される。図９(C)は、駆動ホイール３０とスプロケット５０の相対的な位置ずれが最大になった状態であって、バネ９０の端部９０Ｂが、開口縁４６Ｂ及びピン１３６により圧縮されている。
 　図９(A)から図９(C)に変化するまでの間、スプロケット５０の突起６８に対して、駆動ホイール３０の突起４８が相対的に移動するとともに、圧縮されるバネの本数が変化する。突起４８と突起６８の相対的な位置ずれは、非接触センサ１６８，１７０の信号のずれから検出可能である。図１０に示した検出回路では、非接触センサ１６８，１７０の検出信号は、増幅器１８０Ａ，１８０Ｂによってそれぞれ増幅される。ここで、非接触センサ１６８，１７０の検出信号は、必ずしもゲイン（利得）が安定していないため、ＡＧＣ（オートマチックゲインコントロール）回路１８２Ａ，１８２Ｂでそれぞれゲインを整える。これらＡＧＣ回路１８２Ａ，１８２Ｂでゲインが調整された増幅器１８０Ａ，１８０Ｂの出力信号は、変換回路１８４Ａ，１８４Ｂによってそれぞれ矩形波パルスに変換される。
 　変換後の矩形波パルス信号は、位相差検出回路１８６に供給されてその位相差が検出され、検出結果が制御回路１８８に供給される。該制御回路１８８では、位相差検出回路１８６の検出結果に基づいて制御信号が生成され、この制御信号に応じて電動モータ１９２が駆動される。すなわち、制御回路１８８の制御信号に基づいて、駆動回路１９０による電動モータ１９２への通電が制御される。これにより、踏力の検出結果に応じた電動モータ１９２の補助駆動が可能となる。なお、駆動ホイール３０とスプロケット５０の相対的な位置ずれは、踏力がかからなくなると、バネ８０～９０が復元力により元の状態に戻るため、非接触センサ１６８，１７０からの信号にも位相差がなくなる。
 　このように、実施例１によれば、次のような効果が得られる。
 (1) クランク軸１４に固定された駆動ホイール３０と、推進用車輪にクランク軸１４の回転力を伝達するスプロケット５０との間を、複数のバネ８０～９０で間接的に連結して、駆動ホイール３０とスプロケット５０の位相差から踏力を検出するにあたり、前記バネ８０～９０の圧縮開始のタイミングがずれるように、バネ８０～９０の端部８０Ｂ、８２Ｂ、８４Ｂ、８６Ｂ、８８Ｂ，９０Ｂと、弾性体圧縮手段の一方、すなわち第１の開口縁３６Ｂ、３８Ｂ、４０Ｂ、４２Ｂ、４４Ｂ，４６Ｂ及びピン１２６、１２８、１３０、１３２、１３４、１３６とのそれぞれの間隔を設定して配置することとした。このため、変位量と踏力の関係を非リニア化して、広範囲での踏力検出が可能になる。
 (2) 踏力が小さいとき、すなわちバネの長さや取り付け位置のバラツキが影響する踏力の小さなときは、大きく変位するようにしたのでバラツキを吸収すると同時に検出精度を高める
ことが可能となり、同時に電動アシスト自転車における漕ぎ始めの踏力が大きくなる状態も良好に検出することができる。これにより、アシスト量の制御を的確に行なうことができる。
 (3) 最初に、対向位置にある長いバネ８０と８６が同時に圧縮開始するため、安定性が増す。
 　なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
 (1) 前記実施例で示した各部の形状、寸法は一例であり、同様の効果を奏する範囲内であれば、必要に応じて適宜変更してよい。例えば、第１の開口３６～４６や、第２の開口５６～６６の大きさは、バネ８０～９０の長さに応じて設定すればよい。
 (2) バネ端部８０Ｂ～９０Ｂから、第１の開口３６～４６の開口縁３６Ｂ～４６Ｂまでの間隔及びピン１２６～１３６までの間隔（オフセット）も一例であり、圧縮開始のタイミングずれの設定に応じて適宜変更してよい。また、実施例では、バネ支持体９２の取り付け基部端面９４Ａをバネ圧縮手段の一方とし、開口縁３６Ｂ～４６Ｂ及びピン１２６～１３６をバネ圧縮手段の他方としたが、これも一例であり、開口縁３６Ｂ～４６Ｂのみをバネ圧縮手段の他方としてもよい。更に、これらバネ圧縮手段も一例であり、同様の効果を奏するように適宜設計変更してよい。
 (3)前記実施例で示したバネ支持体９２によるバネ支持機構は一例であり、同様の効果を奏するように適宜設計変更可能である。例えば、第１の開口３６～４６と第２の開口５６～６６の端部のどちらか一方の隣接部分に、開口端部に対して角度を有する細い溝孔を設け、溝孔にバネ８０～９０の端部を挿入することにより、バネを保持することも可能である。
 (4) あるいは、第１の開口３６～４６と第２の開口５６～６６の縁部周辺に対向するように断面Ｌ字状の保持部を設けることにより、バネ８０～９０を保持するようにして、バネ８０～９０が第１の開口３６～４６と第２の開口５６～６６の対の開口から飛び出さないように保持してもよい。
 (5) 更に、前述の(4)の断面Ｌ字状の保持部の代わりに、前述の(3)に記載した開口端部に対して角度を有する細い溝孔を設け、バネを圧縮利用でなく引っ張り利用することでトルクを測定できるようにしてもよい。
 (6)実施例１の具体的な装置例では、長いバネ８０，８６と、それよりも短いバネ８２，８４，８８，９０の６本を利用することとしたが、これも一例であり、全て同じ長さ・同じバネ定数の複数のバネを利用し、圧縮開始のタイミングがずれるように配置してもよいし、同じ長さでバネ定数が異なる複数のバネを利用してもよい。複数のバネの長さやバネ定数が同じであっても、圧縮開始のタイミングがずれるように配置決定することで、実施例１と同様の効果が得られるが、長さやバネ定数が異なるバネを混ぜて使用すると、踏力をより所望の特性に近づけることが可能となる。
 (7)第１の開口３６～４６や第２の開口５６～６６，あるいは、突起４８及び６８や、長穴７０の数や、これらを設ける円周軌道の位置も一例であり、同様の効果を奏する範囲内で適宜変更してよい。
 (8) クランク１６とクランク軸１４の連結構造も一例であり、クランク１６とクランク軸１４，駆動ホイール３０が一体に回転可能であれば、公知の各種の連結機構を用いてよい。
 (9) 図１０に示した検出回路も一例であり、同様の効果を奏する範囲内であれば、公知の各種の検出回路が利用可能である。
 (10)前述の実施例で示した回転制限機構も一例であり、例えば、駆動ホイール３０に規制孔（長穴７０）を設け、スプロケット５０にピン１２６～１３６を設けるなど、同様の効果を奏する範囲内で適宜設計変更してよい。
 (11) 前述の実施例では、弾性体としてコイルバネ８０～９０を利用することとしたが、これも一例であり、樹脂系弾性体や、弾性を有する金属片、空気などの気体や油などの液体閉じ込め型あるいはバネ併用のシリンダも利用可能である。いずれにしても、踏力の検出範囲で長期間の復元性を有するものであれば、公知の各種の弾性体が利用可能である。
 (12) 踏力に比例するアシストを行うために、踏力の非線形出力をソフトウェアで線形補正して利用することも可能である。
 (13) 前述の実施例では、本発明の踏力センサを、電動アシスト自転車に搭載することとしたが、これも一例であり、踏力の検出が必要とされる他の公知の各種の電動車、例えば、電動アシスト車椅子などにも適用可能である。
　本発明によれば、クランク軸に固定された駆動ホイールと、推進用車輪にクランク軸の回転力を伝達するスプロケットとの間を、複数の弾性体で間接的に連結して、前記の駆動ホイールとスプロケットの位相差から踏力を検出するにあたり、前記の複数の弾性体の圧縮開始のタイミングがずれるように弾性体と弾性体圧縮手段間の距離を設定して配置する。この配置に加え、必要に応じて長さや弾性係数が異なる複数の弾性体を利用することで、変位量と踏力の関係を非リニア化して所望の検出特性に近似させることが可能となるため、踏力センサの用途に適用できる。特に、踏力が小さいときの検出精度の向上を図ることができ、広範囲での踏力検出によって初動時や加速時の十分なアシストが可能となるため、電動アシスト自転車などの用途に好適である。
　１０：踏力センサ
　１２：自転車フレーム
　１４：クランク軸
　１６：クランク
　１８：アーム
　２０：固定用アーム
　２２：取り付けナット
　２４：ペダル
　２４Ａ：ペダル軸
　３０：駆動ホイール（クランク内板）
　３２：開口部
　３４：穴
　３６，３８，４０，４２，４４，４６：第１の開口
　３６Ａ，３６Ｂ，３８Ａ，３８Ｂ，４０Ａ，４０Ｂ，４２Ａ，４２Ｂ，４４Ａ，４４Ｂ，４６Ａ，４６Ｂ：開口縁
　４８：突起
　５０：スプロケット（クランク外ギヤ）
　５２：開口部
　５４：ギヤ部
　５６，５８，６０，６２，６４，６６：第２の開口
　５６Ａ，５６Ｂ，５８Ａ，５８Ｂ，６０Ａ，６０Ｂ，６２Ａ，６２Ｂ，６４Ａ，６４Ｂ，６６Ａ，６６Ｂ：開口縁
　６８：突起
　７０：長穴
　７２：ネジ穴
　７３：チェーン
　７４：クランク内ギヤ
　７６：開口部
　７８：穴
　８０，８２，８４，８６，８８，９０：コイルバネ
　８０Ａ，８０Ｂ，８２Ａ，８２Ｂ，８４Ａ，８４Ｂ，８６Ａ，８６Ｂ，８８Ａ，８８Ｂ，９０Ａ，９０Ｂ：端部
　９２：バネ支持体
　９４：取り付け基部
　９４Ａ：端面
　９６：段部
　９８：ロッド
１００：ネジ穴
１０２：ネジ
１１０：回転板
１１２：凹部
１１３：開口部
１１４：穴
１１６：フランジ
１２０：クランク外カバー
１２２：凹部
１２３：穴
１２４：開口部
１２５：リベット
１２６，１２８，１３０，１３２，１３４，１３６：ピン
１４０：回転制限ピン
１４２：スペーサ
１４４：穴
１５０：センサカバー
１５２：開口部
１５４，１５６，１５８：スライダ
１６０：センサベース
１６２：センサ基板
１６４，１６６：センサボビン
１６８，１７０：非接触センサ
１７２：センサ固定板
１８０Ａ，１８０Ｂ：増幅器
１８２Ａ，１８２Ｂ：ＡＧＣ回路
１８４Ａ，１８４Ｂ：変換回路
１８６：位相差検出回路
１８８：制御回路
１９０：駆動回路
１９２：電動モータ
Ｂ：ボール
ＳＡ～ＳＦ，ＳＣ’～ＳＦ’：バネ
ＲＥ：バネ後端
ＴＥ：バネ先端
ＲＷ：押圧受止壁
ＯＷ：押圧動作壁

Claims (15)

  1. 　クランク軸に直交して固定され、該クランク軸と共に回転する略板状の駆動ホイールと、
    　前記駆動ホイールに相対向して配置されており、前記クランク軸に与えられた回転力を推進用車輪に伝達する略板状のスプロケットと、
    　前記駆動ホイール側に設けられた複数の押圧動作手段と、
    　前記スプロケット側に前記押圧動作手段に対向して設けられた複数の押圧受止手段と、
    　対となる前記押圧動作手段と前記押圧受止手段との間で、前記駆動ホイールとスプロケットを間接的に連結するとともに、前記駆動ホイールと前記スプロケットとの回転変位量に応じて、その円周方向に伸縮する複数の弾性体と、
    　前記駆動ホイールと前記スプロケットとの相対的な回転位相差を検出するセンサと、
    を備えるとともに、
    　前記押圧動作手段と前記押圧受止手段間における複数の弾性体の伸縮が、複数のタイミングに分かれて動作開始するように、前記複数の対となる押圧動作手段と押圧受止手段を配置したことを特徴とする踏力センサ。
  2. 　前記駆動ホイールの任意の円周軌道上に離間して形成された複数の第１の開口の一方の開口縁側が、前記複数の押圧動作手段であり、
    　前記スプロケットに、前記複数の第１の開口と対向する位置に形成された複数の第２の開口の他方の開口縁側が、前記複数の押圧受止手段であり、
    　前記弾性体が、前記第１の開口とそれに対応する第２の開口の双方に共有して収納されることで、前記スプロケットを前記駆動ホイールに対して間接的に連結することを特徴とする請求項１記載の踏力センサ。
  3. 　クランク軸に直交して固定され、該クランク軸と共に回転する略板状の駆動ホイールと、
    　前記駆動ホイールに相対向して配置され、前記クランク軸に与えられた回転力を推進用車輪に伝達する略板状のスプロケットと、
    　前記駆動ホイールの任意の円周軌道上に、離間して形成された複数の第１の開口と、
    　前記スプロケットに、前記複数の第１の開口と対応する位置に形成された複数の第２の開口と、
    　前記第１の開口とそれに対応する第２の開口の双方に共有して収納されており、前記スプロケットを前記駆動ホイールに間接的に連結するとともに、前記駆動ホイールの回転量に応じて、その円周方向に伸縮可能な複数の弾性体と、
    　前記駆動ホイールの回転量に応じて、前記複数の弾性体に、前記円周方向に収縮する力を付与する複数の弾性体圧縮手段と、
    　前記駆動ホイールに、前記第１の開口とは異なる円周軌道上に略等間隔で設けられた複数の第１の被検出部と、
    　前記スプロケットに、前記第２の開口及び前記第１の被検出部とは異なる円周軌道上に、略等間隔で前記第１の被検出部と同数設けられた第２の被検出部と、
    　前記第１の被検出部を検出可能な位置に、該第１の被検出部と離間して配置されており、前記クランク軸と連動しない第１の非接触センサと、
    　前記第２の被検出部を検出可能な位置に、該第２の被検出部と離間して配置されており、前記クランク軸と連動しない第２の非接触センサと、
    を備えるとともに、
     　前記弾性体圧縮手段による複数の弾性体の圧縮が、複数のタイミングに分かれて開始するように、前記弾性体と弾性体圧縮手段が配置されていることを特徴とする踏力センサ。
  4. 　前記弾性体圧縮手段が、
    　前記駆動ホイールの第１の開口の一方の縁部，又は、前記駆動ホイールとともに回転して前記弾性体に接触する接触体の少なくとも一方による押圧動作手段と、
    　前記スプロケットの第２の開口の他方の縁部側による押圧受止手段と、
    により構成されることを特徴とする請求項３記載の踏力センサ。
  5. 　前記複数の弾性体は、前記駆動ホイールの第１の開口又はスプロケットの第２の開口の少なくとも一方に設けられた突起により、駆動ホイールの円周方向に伸縮可能に支承されることを特徴とする請求項２に記載の踏力センサ。
  6. 　前記複数の弾性体は、前記駆動ホイールの第１の開口又はスプロケットの第２の開口の少なくとも一方に設けられた突起により、駆動ホイールの円周方向に伸縮可能に支承されることを特徴とする請求項３に記載の踏力センサ。
  7. 　前記複数の弾性体は、前記駆動ホイールの第１の開口又はスプロケットの第２の開口の少なくとも一方に設けられた突起により、駆動ホイールの円周方向に伸縮可能に支承されることを特徴とする請求項４に記載の踏力センサ。
  8. 　前記弾性体が、コイルバネであることを特徴とする請求項１に記載の踏力センサ。
  9. 　前記弾性体が、コイルバネであることを特徴とする請求項３に記載の踏力センサ。
  10. 　前記駆動ホイールと前記スプロケット間の回転変位を、一定の範囲内に規制する回転制限手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の踏力センサ。
  11. 　前記駆動ホイールと前記スプロケット間の回転変位を、一定の範囲内に規制する回転制限手段を設けたことを特徴とする請求項３に記載の踏力センサ。
  12. 　前記複数の弾性体には、長さ又は弾性係数の少なくとも一方が異なる２種類以上の弾性体が含まれることを特徴とする請求項１に記載の踏力センサ。
  13. 　前記複数の弾性体には、長さ又は弾性係数の少なくとも一方が異なる２種類以上の弾性体が含まれることを特徴とする請求項３に記載の踏力センサ。
  14. 　請求項１に記載の踏力センサを搭載したことを特徴とする電動アシスト車。
  15. 　請求項３に記載の踏力センサを搭載したことを特徴とする電動アシスト車。

     
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