JPH08175472A - パワーアシスト車両の補助駆動力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高踏力領域での検出可能範囲を狭めることな
く低踏力領域における検出精度を向上できるパワーアシ
スト車両の踏力検出装置を提供する。 【構成】 クランク軸１３に入力された踏力により車輪
を駆動する人力駆動機構と、上記踏力の大きさに応じた
補助駆動力により車輪を駆動する補助駆動機構９とを備
えたパワーアシスト車両の補助駆動力制御装置を構成す
る場合に、踏力の大きさに応じて変位する変位部材（レ
バー）４６ａと、該変位部材４６ａの変位量に応じた踏
力検出値を出力する踏力検出手段（ポテンショメータ）
４６ｂと、上記変位部材４６ａを踏力零方向に付勢する
ばね部材４７と、上記踏力検出手段４６ｂからの踏力検
出値に応じて上記補助駆動力を制御する補助駆動機構制
御手段（コントロールユニット）２１とを備える。そし
て、上記ばね部材４７を、踏力の小さいときの弾性係数
が踏力の大きいときの弾性係数より小さくなるように第
１，第２のコイルスプリング４７ｃ，４７ｅで構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ペダル踏力に応じた補
助駆動力をモータにより後輪に供給するようにしたパワ
ーアシスト車両の補助駆動力制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自転車で例えば上り坂や，向かい風の中
を走行したり，荷物を積載した状態で走行したりする場
合、大きなペダル踏力が必要である。このような走行時
の負担を軽減するために、ペダル踏力に応じた補助駆動
力を付与する補助駆動装置を搭載したパワーアシスト自
転車が提案されている（例えば、特開平５−５８３７９
号公報参照）。この補助駆動装置は、後輪を回転駆動す
るモータと、該モータに電源を供給するバッテリと、ペ
ダルに作用するペダル踏力に応じて補助駆動力を算出
し、該駆動力に対応した電流を上記バッテリからモータ
に供給するコントローラとから構成されている。

【０００３】このような補助駆動装置においてペダル踏
力を検出する装置として、従来、例えば図１３に示すよ
うに、コイルスプリングを採用したものが般的である。
この踏力検出装置１００は、クランク軸１０１に作用す
るペダル踏力の大きさに応じて図示反時計方向に回動す
るトルク板１０２と、該トルク板１０２の当接部１０２
ａに当接可能に軸支された回動レバー１０３と、該回動
レバー１０３を反時計方向に付勢するコイルスプリング
１０４とを備えており、上記ペダル踏力に応じて回動す
る回動レバー１０３の回動角度をポテンショメータ１０
５で検出するように構成されている。この場合、上記コ
イルスプリング１０４のばね定数を設定するにあたって
は、数１０Ｋｇｆ程度の踏力に対応したばね定数とする
のが一般的となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記コイル
スプリング１０４のばね定数を大きく設定すると、定常
ペダリング域等の小さい踏力領域での検出精度が低いと
いう問題が生じる。このため低踏力域でのアシスト開始
ポイントがばらつき、スムーズなアシストフィーリング
が得られない場合がある。

【０００５】また、上述の踏力検出装置では、トルク板
１０２と回動レバー１０３との間、及び該回動レバー１
０３とコイルスプリング１０４との間で摺動することと
なり、それだけ摺動箇所数が多くなることから摩擦抵抗
の影響により、踏力の増加時と減少時とで検出値に変動
が生じる。いわゆるヒステリシスが大きく、踏力増力時
と減少時とでアシスト特性が安定しないという問題があ
り、この点での改善が要請されている。

【０００６】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、低踏力領域での検出精度を向上してアシストフィー
リングを向上でき、またヒステリシスを低減してアシス
ト精度を向上できるパワーアシスト車両の補助駆動力制
御装置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、クラ
ンク軸に入力されたペダル踏力により車輪を駆動する人
力駆動機構と、上記踏力の大きさに応じた補助駆動力に
より車輪を駆動する補助駆動機構とを備えたパワーアシ
スト車両の補助駆動力制御装置において、上記ペダル踏
力の大きさに応じて変位する変位部材と、該変位部材の
変位量に応じた踏力検出値を出力する踏力検出手段と、
上記変位部材を踏力零方向に付勢する弾性部材と、上記
踏力検出手段からの踏力検出値に応じて上記補助駆動力
を制御する補助駆動機構制御手段とを備え、上記弾性部
材の上記踏力の小さい領域での弾性係数が踏力の大きい
領域での弾性係数より小さく設定されていることを特徴
としている。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１において、上
記補助駆動機構制御手段が、上記低踏力域と高踏力域と
で異なる変位置−補助駆動力特性を備えていることを特
徴としている。

【０００９】また、請求項３の発明は、請求項１又は２
において、上記変位部材が、上記クランク軸と同軸に配
置されており、上記踏力検出手段が、上記変位部材と上
記クランク軸を支持する固定ケースとの間に配置され、
上記変位部材の回動角度を検出する回動角度検出器によ
り構成されていることを特徴としている。

【００１０】

【作用】請求項１の発明に係るパワーアシスト車両の補
助駆動力制御装置によれば、弾性部材の弾性係数を低踏
力域では、高踏力域より小さく設定したので、低踏力領
域における検出感度を高くすることができ、特に低踏力
域でのアシストをスムーズに行うことができる。また高
踏力領域では弾性係数が大きいことから、検出可能範囲
が狭くなるようなことはない。

【００１１】請求項２の発明では、低踏力域と高踏力域
とで異なる変位置−補助駆動力特性を備えたので、低踏
力領域，高踏力領域において変位置の変化に対する補助
駆動力の変化の比を一定にでき、この点からもアシスト
フィーリングを向上できる。

【００１２】請求項３の発明によれば、変位部材をクラ
ンク軸と同軸配置し、該変位部材の回動角度を検出する
回動角度検出器を設けたので、上述の回動レバーを不要
にでき、それだけ摺動箇所数を削減して摩擦によるヒス
テリシスを低減でき、踏力増加時と減少時とにおける補
助駆動力の変動を抑制できアシスト特性を安定化でき
る。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図に基づいて説
明する。図１ないし図６は、請求項１，２の発明の一実
施例（第１実施例）によるパワーアシスト自転車の補助
駆動力制御装置を説明するための図であり、図１は本実
施例装置が採用されたパワーアシスト自転車の側面図、
図２は踏力検出装置部分を示す一部断面側面図、図３は
図２のIII-III 線断面図、図４は上記踏力検出装置の要
部を示す一部断面側面図、図５は上記実施例自転車の全
体構成を示す概略構成図、図６（ａ）〜（ｄ）はそれぞ
れ上記実施例装置の特性図である。

【００１４】図において、１は本実施例装置が採用され
たパワーアシスト自転車であり、これの車体フレーム２
は、前輪３が回転自在に支持されたフロントフォーク４
を回動自在に支持するヘッドパイプ２ａと、該ヘッドパ
イプ２ａから後方に斜め下方に延びるダウンチューブ２
ｂと、該ダウンチューブ２ｂの下部に中ラグ５を介して
連結されたシートチューブ２ｃと、上記ダウンチューブ
２ｂの下端にハンガーラグ６を介して連結された左右一
対のチェーンステー２ｄと、上記シートチューブ２ｃの
上部とチェーンステー２ｄの後端部とを連結する左右一
対のシートステー２ｅとから構成されている。上記チェ
ーンステー２ｄとシートステー２ｅとは後輪ブラケット
２ｆを介して一体に連結されており、該後輪ブラケット
２ｆには後輪８が回転自在に支持されている。

【００１５】上記フロントフォーク４の上端には操向ハ
ンドル７が装着されており、また上記シートチューブ２
ｃの上端にはサドル７５が装着されたシートピラーチュ
ーブ７７が上下動可能に挿入されている。このシートピ
ラーチューブ７７はシートチューブ２ｃの上端部に配設
されたシートピン７８を締め付けることにより固定され
ている。

【００１６】上記ダウンチューブ２ｂの下端部にはクラ
ンク軸１３が回転自在に支持されており、該クランク軸
１３の両端にはクランク１６を介してペダル１７が装着
されている。このクランク軸１３には後述する遊星歯車
式増速機構２４を介してチェーンスプロケット１５が連
結されており、該スプロケット１５はチェーン２０を介
して上記後輪８のフリーホイール（図示せず）に連結さ
れている。これによりペダル１７を介してクランク軸１
３に入力された踏力で後輪８を回転駆動する人力駆動機
構が構成されている。なお、２０ａはチェーンカバーで
ある。

【００１７】上記車体フレーム２には補助駆動装置９が
配設されている。この補助駆動装置９は、回転駆動力を
パワーユニット１４を介して後輪８に供給するモータ１
２と、該モータ１２に電源を供給する２つのバッテリ１
１，１１と、上記モータ１２の駆動力を制御するコント
ローラ２１とを備えており、上記パワーユニット１４は
モータ１２の駆動力と人力による踏力とを合力して上記
後輪８に伝達するもので、該モータ１２に一体に接続さ
れている。

【００１８】上記バッテリ１１は直方体状のバッテリケ
ース１０内に収納されており、該ケース１０の長手方向
に直列接続されている。このバッテリケース１０は、シ
ートチューブ２ｃの後方に該チューブ２ｃに沿って配置
されており、該バッテリケース１０の下端部は上記シー
トチューブ２ｃの下端部に位置するダウンチューブ２ｂ
に固定された有底筒状の支持ボックス７２内に嵌装され
ている。またバッテリケース１０の上端部は左右のシー
トステー２ｅ，２ｅ間を通って上方に突出し、かつシー
トチューブ２ｃ，左右のシートステー２ｅ，及び左右一
対の補助シートステー７１により支持されており、上方
向にのみ着脱可能となっている。上記バッテリケース１
０には充電用プラグ（図示せず）が装着されている。

【００１９】上記コントローラ２１，モータ１２及びパ
ワーユニット１４はそれぞれダウンチューブ２ｂの下方
に該チューブに沿って配列されており、該パワーユニッ
ト１４はブラケット１８，１９を介して中ラグ５，ハン
ガーラグ６に固定されており、コントローラ２１，モー
タ１２は図示しないブラケットによりダウンチューブ２
ｂに固定されている。このモータ１２，コントローラ２
１はカバー部材７９により覆われており、該カバー部材
７９はダウンチューブ２ｂに沿って延びる上カバー８０
に下カバー８１を着脱可能に装着してなる２分割構造の
ものである。

【００２０】上記パワーユニット１４は、アルミダイキ
ャスト製の固定ケース２３内に遊星ローラ式減速機構２
５、遊星歯車式増速機構２４、及び本実施例の特徴をな
す踏力検出装置４４を収納して構成されている。上記固
定ケース２３は、大略有底筒状のケース本体２３ａと、
該ケース本体２３ａの左側壁に形成された開口を閉塞す
る蓋部材２３ｄとからなり、該蓋部材２３ｄはケース本
体２３ａに取付けねじ２３ｂにより着脱可能に締結され
ている。この蓋部材２３ｄの外側には側面視略円形状の
カバー２６が装着されている。また上記ケース本体２３
ａの前端開口内に上記モータ１２のフランジ部がボルト
６１により締結されており、該モータ１２の回転軸１２
ａはケース本体２３ａ内に突出している。

【００２１】上記固定ケース２３内には上記クランク軸
１３が車幅方向に挿入されており、該クランク軸１３の
両端部はケース外方に突出している。このクランク軸１
３の左側端部は軸受２３ｃを介して上記蓋部材２３ｄの
ボス部に回転自在に支持されている。また上記クランク
軸１３の右側端部には軸受４２を介して略筒状の出力軸
３１が相対回転自在に装着されており、該出力軸３１は
軸受４１を介して上記ケース本体２３ａのボス部に回転
自在に支持されている。この出力軸３１の外端部には上
記チェーンスプロケット１５がスプライン結合されてい
る。

【００２２】上記クランク軸１３の軸方向中央部には上
述の遊星歯車式増速機構２４が装着されている。これは
クランク軸１３に回転自在に支持された太陽歯車２９
と、該太陽歯車２９の周囲に自転公転自在に装着された
複数個の遊星歯車２７と、該遊星歯車２７に噛合する外
周歯車３０とを備えている。上記太陽歯車２９は踏力の
大きさに応じて回動するトルク板として機能する。また
上記各遊星歯車２７はクランク軸１３に、ワンウェイク
ラッチ２８を介して回転自在に装着されており、該ワン
ウェイクラッチ２８は、上記クランク軸１３にスプライ
ン接合された内輪３２と、上記遊星歯車２７を回転自在
に支持する支軸２７ａが固着された外輪３４との間に爪
片３５を介設し、該爪片３５を付勢ばね３６により上記
外輪３４の内周面に形成された係合歯３３に付勢した構
造のものである。

【００２３】また上記外周歯車３０は略碗状をなしてお
り、該外周歯車３０の底壁は後述するリングギヤ４０と
ともに上記出力軸３１にリベットにより共締め固定され
ている。これにより人力によりクランク軸１３に入力さ
れた踏力は遊星歯車式増速機構２４の外周歯車３０を介
して出力軸３１に伝わり、チェーンスプロケット１５，
チェーン２０を介して後輪８に伝達される。上記遊星歯
車式増速機構２４では、外輪３４が内輪３２とともに回
転する場合、太陽歯車２９がこれらの部材に対して回転
しないようにすることによって、外周歯車３０が同回転
方向に所定の速比で増速されることとなる。

【００２４】上記モータ１２の回転軸１２ａには上記遊
星ローラ式減速機構２５が装着されている。これは上記
回転軸１２ａと同軸をなすように固定された大径円筒状
の外輪５３と、該外輪５３と上記回転軸１２ａとの間に
配置され、両者１２ａ，５３に当接する複数個の遊星ロ
ーラ５４と、該遊星ローラ５４を軸受６２を介して回転
自在に支持するピン５５とを備えている。また上記外輪
５３の両端面には、上記各遊星ローラ５４の軸方向移動
を規制するガイド板５７，５８が配設されており、該ガ
イド板５７，５８はボルト５９によりモータ１２のフラ
ンジ部に共締め付け固定されている。

【００２５】上記各ピン５５には有底筒状のキャリア５
６が固定されており、該キャリア５６の軸芯には出力歯
車部材５２の軸部が挿入されている。この出力歯車部材
５２は軸受６３を介して上記ケース本体２３ａに回転自
在に支持されており、該出力歯車部材５２は上記リング
ギヤ４０に噛合している。また上記出力歯車部材５２の
軸部と上記キャリア５６とはワンウェイクラッチ５１を
介在させて連結されており、該ワンウェイクラッチ５１
は人力のみによる走行時に踏力がモータ１２に伝わるの
を回避している。これによりモータ１２の駆動力は、遊
星ローラ式減速機構２５により減速されてキャリア５６
から出力歯車部材５２を介してリングギヤ４０に伝達さ
れ、ここでクランク軸１３からの踏力と合力されて後輪
８に伝達される。なお、６４，６５はキャリア５６に軸
方向の力が加わったときに該キャリア５６が回転軸１２
ａや出力歯車部材５２に当接するのを防止するためのボ
ールである。

【００２６】上記固定ケース２３の底部に上述の踏力検
出装置４４が配設されている。この踏力検出装置４４
は、太陽歯車２９に一体形成されたトルク板２９ａと、
該太陽歯車２９の回動にともなって揺動するレバー４６
ａと、該レバー４６ａの回動角度を検出するポテンショ
メータ４６ｂと、該レバー４６ａをトルク板の回動方向
と反対方向に付勢する加圧機構４７とを備えている。

【００２７】なお、上記トルク板２９ａとレバー４６ａ
とが本発明の変位部材を、ポテンショメータ４６ｂが踏
力検出手段を、加圧機構４７が弾性部材を、それぞれ構
成している。

【００２８】上記太陽歯車２９に一体に形成されたトル
ク板２９ａには突出部が形成されている。該突出部には
幅広の押圧部材４５がリベットにより取付け固定されて
おり、該押圧部材４５は上記レバー４６ａの一端縁４６
ｆに摺接している。また上記トルク板２９ａの突出部に
はケース本体２３ａに螺着されたストッパ４３が当接し
ており、該ストッパ４３により太陽歯車２９の時計方向
への回動を規制している。上記レバー４６ａの基部には
入力軸４６ｃがボルト締め固定されており、該入力軸４
６ｃは軸受４６ｅによりケース本体２３ａに軸支されて
いる。この入力軸４６ｃの端部に上記ポテンショメータ
４６ｂが接続されており、該ポテンショメータ４６ｂが
上記入力軸４６ｃの回転角度を検出し、これをリード線
４６ｄを介してコントローラ２１に出力するようになっ
ている。

【００２９】上記加圧機構４７は、ケース本体２３ａに
支持板４７ｂをボルト締め固定し、該支持板４７ｂに固
着されたシリンダ部４７ｄにピストン部４７ａを進退自
在に挿入し、該ピストン部４７ａと支持板４７ｂとの間
に第１コイルスプリング４７ｃ，及びこれの内側に位置
する第２コイルスプリング４７ｅを配設して構成されて
いる。該第１コイルスプリング４７ｃは第２コイルスプ
リング４７ｅよりその線径は太く、また自由長は短くな
っている。上記第１コイルスプリング４７ｃは、図示左
端部をピストン部４７ａの段部４７ｇに嵌合固定するこ
とにより軸方向位置が位置決めされており、踏力零の状
態では第１コイルスプリング４７ｃの図示右端部と支持
板４７ｂとの間に隙間が設けられている。また上記ピス
トン部４７ａのフランジ部４７ｆに上記レバー３６ａの
他端縁４６ｇが摺接している。これにより上記ピストン
部４７ａはレバー３６ａを介してトルク板２９ａを時計
方向に付勢している。

【００３０】ここで上記第１コイルスプリング４７ｃ
は、例えば数１０Ｋｇｆ程度の大きい踏力に対応したば
ね定数に設定されており、また第２コイルスプリング４
７ｅは上記第１コイルスプリング４７ｃのばね定数より
小さい、例えば数Ｋｇｆ程度の踏力に対応したばね定数
に設定されている。これにより図６(a) に示すように、
踏力がｆ以下と小さい領域では第２コイルスプリング４
７ｅのみが圧縮されて変位することから加圧機構４４全
体で見たばね定数が小さくなっており、ｆ以上の踏力の
大きい領域では第２コイルスプリング４７ｅ及び第１コ
イルスプリング４７ｃの両方が圧縮されて変位すること
から加圧機構４４全体で見たばね定数が大きくなってい
る。なお、図６(a) 中一点鎖線は従来装置の場合を示
す。

【００３１】また、図２に示すように、上記ケース本体
２３ａ内には車速センサ４８が螺着されており、該車速
センサ４８の検出部はリングギヤ４０の端部に形成され
た歯部４０ａに微小隙間をあけて対向している。この車
速センサ４８は上記リングギヤ４０の回転にともなう歯
部４０ａの磁気抵抗の変化を検出し、これをリード線４
８ａを介して上記コントローラ２１に出力するようにな
っている。

【００３２】上記コントローラ２１は本発明の補助駆動
力制御手段として機能するものであり、ポテンショメー
タ４６ｂの検出値からペダル１７に加えられた踏力の大
きさを求めるとともに、車速センサ４８の検出値から回
転速度を求め、内蔵するマップに基づいて補助駆動力を
算出し、該補助駆動力に対応した電流をバッテリ１１か
らモータ１２に給電するように構成されている。この補
助駆動力は、乗員のペダル踏力１に対して１未満に設定
されており、かつ回転速度が例えば１５Ｋｍ／ｈを越え
た時点から次第に小さくなり、２４Ｋｍ／ｈに達した時
点でゼロになるよにう設定されている。また上記コント
ローラ２１には、メインスイッチ２２，バッテリ電圧低
下及びシテスム異常を表示する警告ランプ（図示せず）
が配設されている。

【００３３】上記コントローラ２１は、踏力がｆ以下の
低踏力領域に対応した補助駆動力を算出する低踏力マッ
プと、ｆ以上の高踏力領域に対応した補助駆動力を算出
する高踏力マップの２種類を内蔵している。センサ出力
は図６(b) に示すように、レバー４６ａの回動角度、ひ
いてはコイルスプリングの変位量に比例しているが、本
実施例では低踏力域ではばね定数が小さいので、ばね変
位量は図６(a) に示すように低踏力域では高踏力域より
大きく変化する。従ってセンサ出力は図６(c)に示すよ
うに低踏力域では高踏力域より大きく変化する。そこで
センサ出力がａのポイントより小さいか又は大きいかに
よって上記低踏力マップ，高踏力マップの何れかに切り
替えるように構成されている（図６(d) 参照）。

【００３４】次に本実施例の作用効果について説明す
る。本実施例の補助駆動装置９は、速度が所定値（例え
ば１５Ｋｍ／ｈ）以下のときは乗員のペダル踏力が大き
いほど大きい補助駆動力を供給し、速度が上記所定値を
越えると速度が上昇するにつれて補助駆動力を減少さ
せ、速度が最大値（例えば２４Ｋｍ／ｈ）を越えると補
助駆動力をゼロにする。このようにして上り坂，向かい
風，発進時等における労力の軽減が図れる。

【００３５】そして本実施例では、上記ペダル踏力がｆ
以下と小さい領域ではばね定数の小さい第２コイルスプ
リング４７ｅのみが変位し、ｆ以上の踏力が大きい領域
ではさらにばね定数の大きい第１コイルスプリング４７
ｃも変位するようにしたので、高踏力領域での検出範囲
を狭めることなく、低踏力領域における検出精度を向上
でき、踏力に対するアシストをスムーズに行うことがで
きる。その結果、ばね定数を一定とした場合のようなア
シストが急激に働くようなことはなく、補助駆動力のば
らつきを小さくしてアシストフィーリングを向上でき
る。

【００３６】また従来装置では、踏力がある程度以上大
きくなって初めて検出され、これに伴ってモータ駆動電
流がパルス的に大きくなる現象があり、その結果モータ
駆動電流の急激な変化によりバッテリの耐久性を低下さ
せる問題があった。本実施例では踏力の小さい領域にお
いても踏力の検出が確実であり、モータ駆動電流のパル
ス的変化が抑制され、その結果、バッテリの耐久性を向
上できる。

【００３７】また、本実施例では、低踏力領域に対応し
た補助駆動力を算出する低踏力マップと、高踏力領域に
対応した補助駆動力を算出する高踏力マップとを設けた
ので、低踏力領域，高踏力領域におけるセンサ出力特性
の変動に対応してアシスト比を一定に制御でき、この点
からもアシストフィーリングを向上できる。

【００３８】即ち、本実施例のように、低踏力域と高踏
力域とでばね変位特性を変化させた場合、低踏力域では
踏力のわずかな変化で補助駆動力が大きく変化する問題
が懸念されるが、本実施例では２つのセンサ出力（変位
量）−補助駆動力マップを備えたのでばね変位特性が変
化してもアシスト特性を一定にできる。

【００３９】なお、上記実施例では、線径の異なる第
１，第２コイルスプリングを採用して踏力を２段階で検
出するようにしたが、本発明はこれに限られるものでは
ない。例えば、巻きピッチが粗の部分と密の部分とから
なる１つのコイルスプリングを採用してよい。あるいは
ばね線径が軸方向に順次変化するコイルスプリングを採
用してもよく、このようにした場合は、ばねの変位特性
を連続的に変化させることができる（図６(a) の破線ｂ
参照）。

【００４０】図７ないし図１１は、請求項３の発明の一
実施例（第２実施例）によるパワーアシスト車両の補助
駆動力制御装置を説明するための図であり、図中、図
２，図３と同一符号は同一又は相当部分を示す。

【００４１】本実施例の踏力検出装置８５は、クランク
軸１３に装着された太陽歯車２９のトルク板（変位部
材）２９ａと、これに固着された押圧部材４５を介して
ペダル踏力に応じた反力を付与する加圧機構（弾性部
材）４７とを備えている。この加圧機構４７は、支持板
４７ｂに固着されたシリンダ部４７ｄにピストン部４７
ａを進退自在に挿入し、該ピストン部４７ａとケース４
７ｂとの間にばね定数の異なる第１，第２コイルスプリ
ング４７ｃ，４７ｅを配設してなり、基本的構造は上記
実施例と同様である。この第１，第２コイルスプリング
４７ｃ，４７ｅによりピストン部４７ａはトルク板２９
ａを時計方向に直接付勢している。

【００４２】そして、図９，図１０に示すように、上記
トルク板２９ａの外表面には、ポテンショ抵抗板８７が
固着されている。この抵抗板８７は、略半円状の基板８
７ａの表面にクランク軸１３と同軸をなすように１つの
抵抗膜８８ａと２つの金属膜（導体膜）８８ｂ，８８ｃ
とをパターン形成し、該抵抗膜８８ａと各金属膜８８
ｂ，８８ｃとを電気的に接続して構成されている。

【００４３】また固定ケース２３の蓋部材２３ｄの裏面
の上記ポテンショ抵抗板８７に臨む部分にはスライド接
点部材８９が固着されている。該接点部材８９は基台８
９ａに３つのブラシＡ〜Ｃを接続して構成されており、
該各ブラシＡ，Ｃはリード線８９ｂを介してバッテリ
に、ブラシＢはアースに接続されている。上記各ブラシ
Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ上記金属膜８８ｂ，８８ｃ，抵抗
膜８８ａに摺接しており、このようにして上記トルク板
８６の回動角度を検出する回動角度検出器９０が構成さ
れている。

【００４４】本実施例の踏力検出装置８５は、ペダル踏
力に応じて回動するトルク板２９ａの回動角度をスライ
ド接点部材８９に摺接するポテンショ抵抗板８７の回動
量で検出するものである。本実施例によれば、トルク板
２９ａにポテンショ抵抗板８７を固着するとともに、固
定ケース２３の蓋部材２３ｄにスライド接点部材８９を
固着し、上記トルク板２９ａの回動角度を直接検出する
ようにしたので、第１実施例のようなトルク板と加圧機
構との間にレバーを介設する場合に比べて摺動箇所数を
削減でき、後述するように踏力とセンサ出力との間のヒ
ステリシスを低減して検出精度を向上でき、アシスト性
能を安定化できる。ちなみに、上記第１実施例のように
レバーを介設した場合の摺動部は、トルク板とレバー，
レバーとピストン部，ピストン部とシリンダ部，レバー
の回転軸受部，ポテンショ抵抗膜とブラシの合計５箇所
あるのに対して、本実施例では、該レバーを不要にでき
るので摺動部は３箇所で済むこととなる。またレバーを
不要にできることから、部品点数を削減してコストを低
減できる。

【００４５】図１１は、本実施例のヒステリシス軽減効
果を示す図である。図中、破線は上記第１実施例のよう
なレバーを介設した場合のヒステリシス曲線を、実線は
本実施例のヒステリシス曲線をそれぞれ示す。上記摺動
箇所数が多いほどヒステリシスが大きくなっていること
が判る。なお、ここでいうヒステリシスとは、同一踏力
での踏力増加時と減少時とにおけるセンサ出力の差をい
い、上記摺動箇所数が多い場合は上記差はＤ１であるの
に対し、本実施例ではＤ２と小さくなっている。

【００４６】なお、上記第１，第２実施例では、ポテン
ショ抵抗膜にスライドブラシを摺接させて回転角度を検
出した場合を例にとったが、回動角度の検出方法はこれ
に限定されるものではなく、例えばインクリメント式エ
ンコーダ，あるいはアブソリュート式エンコーダ等を用
いて回動角度を検出してもよく、このようにした場合は
非接触による検出が可能となり、上述の摺動箇所数をさ
らに削減できる。

【００４７】また上記実施例ではブラシを固定し、抵抗
膜等を可動としたが、図１２に示すように抵抗膜９０
ａ，導体膜９０ｂをケース側に配設して固定し、ブラシ
９０ｃをトルク板側に配設して可動としても良い。この
ようにした場合には、抵抗膜９０ａ，導体膜９０ｂの一
端Ａ，Ｃがバッテリ１１に接続され、抵抗膜９０ｂの他
端Ｂがアースに接続される。

【００４８】この変形例では、導体膜９０ｂが一本で済
むとともに、ブラシ９０ｃも接点が２個所で済み、構造
が簡単である。

【００４９】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明にかかるパ
ワーアシスト車両の補助駆動力制御装置によれば、ペダ
ル踏力の大きさに応じて変位する変位部材を付勢する弾
性部材を、踏力の小さいときの弾性係数が踏力の大きい
ときの弾性係数より小さくなるように構成したので、高
踏力領域での検出可能範囲を狭めることなく低踏力領域
における検出精度を向上でき、アシストをスムーズに行
うことができる効果がある。

【００５０】請求項２の発明では、低踏力域と高踏力域
とで異なる変位量−補助駆動力特性を備えたので、低踏
力領域，高踏力領域における変位量変化に対する補助駆
動力の変化の比を一定に制御でき、アシストフィーリン
グを向上できる効果がある。

【００５１】請求項３の発明によれば、ペダル踏力の大
きさに応じて相対回転する変位部材をクランク軸と同軸
配置し、該変位部材と固定ケースとの間に該変位部材の
回動角度を検出する回動角度検出器を設けたので、摺動
部分を削減してヒステリシスを低減でき、アシスト特性
を安定化できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１，２の発明の第１実施例によるパワー
アシスト自転車の補助駆動力制御装置を説明するための
側面図である。

【図２】上記第１実施例装置が採用されたパワーユニッ
トの一部断面側面図である。

【図３】上記第１実施例のパワーユニットのII-II 線断
面図である。

【図４】上記第１実施例装置の要部を示す一部断面側面
図である。

【図５】上記第１実施例装置のブロック構成図である。

【図６】上記第１実施例装置の特性図である。

【図７】請求項３の発明の第２実施例による踏力検出装
置を説明するための一部断面側面図である。

【図８】上記第２実施例装置の断面図である。

【図９】上記第２実施例装置のトルク板を示す図であ
る。

【図１０】上記第２実施例装置のポテンショ抵抗板を示
す図である。

【図１１】上記第２実施例装置のヒステリシス特性図で
ある。

【図１２】上記各実施例のポテンショメータの変形例を
示す模式図である。

【図１３】一般的な踏力検出装置を示す一部断面図であ
る。

【符号の説明】

１ パワーアシスト自転車 ８ 後輪 ９ 補助駆動装置 １３ クランク軸 ２１ コントローラ（補助駆動機構制
御手段） ２３ 固定ケース ２９ａ，４６ａ トルク板，レバー（変位部材） ４４，８５ 踏力検出装置 ４６ｂ ポテンショメータ（踏力検出手
段） ４７ｃ，４７ｅ コイルスプリング（弾性部材） ９０ 回動角度検出器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クランク軸に入力されたペダル踏力によ
   り車輪を駆動する人力駆動機構と、上記踏力の大きさに
   応じた補助駆動力により車輪を駆動する補助駆動機構と
   を備えたパワーアシスト車両の補助駆動力制御装置にお
   いて、上記ペダル踏力の大きさに応じて変位する変位部
   材と、該変位部材の変位量に応じた踏力検出値を出力す
   る踏力検出手段と、上記変位部材を踏力零方向に付勢す
   る弾性部材と、上記踏力検出手段からの踏力検出値に応
   じて上記補助駆動力を制御する補助駆動機構制御手段と
   を備え、上記弾性部材の上記踏力の小さい領域での弾性
   係数が踏力の大きい領域での弾性係数より小さく設定さ
   れていることを特徴とするパワーアシスト車両の補助駆
   動力制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、上記補助駆動機構制
   御手段が、上記低踏力域と高踏力域とで異なる変位置−
   補助駆動力特性を備えていることを特徴とするパワーア
   シスト車両の補助駆動力制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、上記変位部材
   が、上記クランク軸と同軸に配置されており、上記踏力
   検出手段が、上記変位部材と上記クランク軸を支持する
   固定ケースとの間に配置され、上記変位部材の回動角度
   を検出する回動角度検出器により構成されていることを
   特徴とするパワーアシスト車両の補助駆動力制御装置。