JPH10114292A

JPH10114292A - 電動補助動力装置付自転車

Info

Publication number: JPH10114292A
Application number: JP27007896A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Morimoto; 康司森本
Original assignee: TEC CORP
Current assignee: TEC CORP
Priority date: 1996-10-11
Filing date: 1996-10-11
Publication date: 1998-05-06

Abstract

(57)【要約】【課題】この発明は、車速に応じるとともに補助する動
力を平滑化して乗り味のよい補助動力装置付自転車を提
供することにある。【解決手段】モータ４０から動力の補助を受けて走行す
る電動補助動力装置付自転車Ａにおいて、クランク軸を
介してペダルの踏力を検出しこれら検出された各踏力を
記憶手段２１０に記憶された踏力の中から算出手段２２
０により異なる標本数に基づいて算出した移動平均値を
記憶するとともに、上昇判定手段２６０により前記踏力
の推移が上昇過程か否かを判断し、上昇過程にあるとき
は少ない標本数に基づいて算出された移動平均値に応じ
てモータ４０の出力を制御し動力を補助することにより
ペダルの踏み込みに対する動力補助の応答性をよくでき
るとともに、補助動力を平滑化して乗り味のよい電動補
助動力装置付自転車としたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、人力走行におい
て電動補助動力装置からの動力の補助を受けて走行する
電動補助動力装置付自転車に関する。

【０００２】

【従来の技術】自転車にモータと減速機構からなる電動
補助動力装置を設けて、上り坂等での走行時に前記電動
補助動力装置から動力を供給して楽な走行ができるよう
にした電動補助動力装置付自転車は広く知られている。
そして、走行中に動力を補助する方法は、走行中にクラ
ンク軸に伝達される回転トルクつまりペダルを踏み込む
ことによって生じる踏力値（以下踏力という）の大きさ
をトルク検出手段で検出し、このトルク検出手段の出力
つまり踏力の大きさに応じて前記モータの出力を増減す
るように制御して、踏力に対応した動力を補助して楽な
走行ができるようにしているものである。

【０００３】一方、走行中にクランク軸に伝達されるペ
ダルの踏力は、ペダルを踏み込んでいる状態であっても
この踏み込む力は一定とはならないことから常に変動し
ているものであり、また、トルク検出手段はこの変動す
る踏力を検出して出力するものであることから、この検
出出力により直接モータを制御することは、変動する踏
力に即応して動力を補助できるものであることから、踏
み込み時の踏力に対した応答性のよい動力の補助ができ
るという利点がある。しかし、上述のように走行中にペ
ダルに加わる踏力は常に変動するものであり、また踏力
の検出周期（ある時点で検出した後次ぎの踏力を検出す
るまでの時間的間隔）に比べて踏力の変動周期（ペダル
を踏み込んでいる時に踏力が変動する時間的間隔）は極
めて長いことから、短い検出周期で検出される踏力をそ
のまま用いてモータを制御し補助する動力を増減させる
ように制御すると、補助される動力の平滑性が損なわれ
るためにペダルを踏んでいる際にペダルが断続的に重く
なったり軽くなったりするという現象が生じるため運転
者は違和感（ガクガクとした感）を覚えいわゆる乗り味
が良くないものとなる。このことは車速が大きい状態で
は比較的踏力が安定していることから、補助される動力
も安定つまり平滑状態となり前記違和感は低減されるか
が、低速つまり走り始めには踏力が安定しないため補助
される動力の平滑性が損なわれ乗り味が良くないという
現象が顕著となる。

【０００４】このように従来の電動補助動力装置付自転
車は、低速走行においては補助される動力の平滑性が損
なわれ乗り味がよくないという問題がある。

【０００５】そこで、走行中に動力を補助する際に走行
を滑らかにするために、補助動力の変動幅を少なくする
ような工夫がなされている。その方法の一つとして、ト
ルク検出手段で走行中に変動しているペダルに加わる踏
力を、マイクロコンピューター等からなる制御装置によ
って、一定周期でこの周期内において所定の時間間隔で
読み取り、この各時間毎に読み取った踏力を記憶手段に
順次記憶し、この記憶された各踏力のうち所定数を標本
数として取り出して平均して踏力の移動平均値を算出
し、この移動平均値に対応して定めた大きさの動力を補
助するようにモータを制御し、補助動力の平滑性を得る
ようにすることが考えられる。つまり変動する踏力を所
定時間毎に検出し、これら踏力から取り出した所定の標
本数に基づいて算出した踏力の移動平均値は、実際の踏
力に比べ平均化されるという性質を有するため、この移
動平均値を用いてモータを制御することにより、始動時
等の低速走行においては供給される補助動力は平滑化さ
れ乗り味は改善されるものである。

【０００６】そして、補助動力の平滑性は移動平均値を
求めるための標本数をより多くすることによりより高め
ることができる。

【０００７】このことを示したのが図１０（Ａ）であ
る。この図は自転車Ａを略直線的に加速させた走行状態
とし、そのときのペダルの踏力とこの踏力の移動平均値
との関係を示したものであり、図中曲線Ａはペダルを踏
んだ場合におけるペダルの踏力の変化つまり推移を示す
ものであり、曲線Ｂは前記踏力の中から取り出す標本数
を３個とした場合の移動平均値の推移を示したものであ
り、また、曲線Ｃは標本数を５個とした場合の踏力の移
動平均値の推移を示したものである。

【０００８】同図の各曲線から判るように、移動平均値
を求める標本数が多くなるにつれて平滑つまり曲線が滑
らかになることが判る。このことは移動平均値に応じて
動力を補助するようにすれば、補助される動力が平滑さ
れることを示すものである。また、標本数が多くなるに
つれて位相（Ｘ軸方向に対する位相）はペダルの踏力に
対して遅れるとともにその位相差が大きくなり、したが
って、標本数を多くすると踏力に対する動力補助の応答
性が損なわれことから好ましくなく、この点を考慮して
標本数を決定する必要がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述のように従来の電
動補助動力装置付自転車においては、ペダルの踏力に応
じた動力を補助する際に、応答性はよいものの平滑な補
助動力の供給ができないことからペダルの踏み込みが滑
らかにならず平滑感が得られないという問題がある。そ
こで、多い標本数に基づく移動平均値を用いてこの移動
平均値に応じて動力を補助するようにすれば、平滑性は
得られるものの応答性が損なわれるため、応答性を必要
とする踏力の増加つまり上昇傾向にあるときは踏み込み
に即応した動力補助が得られないことになる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は上記事情に鑑
み補助される動力の平滑性と応答性との両面を満足でき
る電動補助動力装置付自転車としたものであり、請求項
１記載の発明は、モータから動力の補助を受けて走行す
る電動補助動力装置付自転車において、ペダルの踏力を
検出しこれら検出された各踏力を記憶手段に記憶し、こ
の記憶された踏力の中から異なる標本数に基づいて算出
手段により算出した移動平均値を記憶するとともに、上
昇判定手段により前記踏力の推移が上昇過程か否かを判
定し、上昇過程にあるときは少ない標本数に基づいて算
出された移動平均値に応じてモータの出力を制御し動力
を補助する電動補助動力装置付自転車としたものであ
る。

【００１１】また、請求項２記載の発明は、ペダルの踏
力値を検出する検出手段と、この検出手段によって踏力
値を所定時間間隔で読み取りこれら踏力値をそれぞれ記
憶する踏力記憶手段と、電源から電力の供給を受けて補
助動力を供給するモータと、このモータを駆動制御する
モータ制御回路と、前記踏力値の推移が上昇過程か否か
を判定する判定手段と、前記記憶手段に記憶された踏力
の最新の踏力を含む異なる数の標本数に基づいて移動平
均値を算出する算出手段と、この算出された移動平均値
を記憶する平均値記憶手段と、この平均値記憶手段から
踏力の推移が前記判定手段により上昇過程にあると判定
されたときは少ない標本数に基づく移動平均値により、
上昇過程にないと判定したときは多い標本数に基づく移
動平均値によりモータの駆動力を決定する駆動力決定手
段とを備え、上昇判定手段により前記踏力の推移が上昇
過程か否かを判定し、上昇過程にあるときは少ない標本
数に基づいて算出された移動平均値に応じて決定された
駆動力を出力するようにモータを制御し動力を補助する
電動補助動力装置付自転車としたものである。

【００１２】上記のように構成した請求項１および請求
項２記載の発明は、走行中のペダルに加わる踏力が上昇
過程にある時は少ない標本数に基づいて算出された移動
平均値に応じたモータを制御して動力を補助するように
ことからペダルの踏力の推移に対する移動平均値の推移
の位相の遅れを小さくして踏み込みに対する応答性をよ
くできるとともに、直接踏力に応じて制御する場合に比
べて補助動力を平滑化できるとういう作用を有するもの
である。

【００１３】また、請求項３記載の発明は、ペダルの踏
力値を検出する検出手段と、この検出手段によって踏力
値を所定時間間隔で読み取りこれら踏力値をそれぞれ記
憶する踏力記憶手段と、電源から電力の供給を受けて補
助動力を供給するモータと、このモータを駆動制御する
モータ制御回路と、前記踏力値の推移が上昇過程か否か
を判定する判定手段と、前記記憶手段に記憶された踏力
から最新の踏力を含む移動平均値を算出する算出手段
と、この算出された移動平均値を記憶する平均値記憶手
段と、踏力の推移が前記判定手段により上昇過程にある
と判定されたときは前記平均値記憶手段の移動平均値に
より、上昇過程にないときは前記記憶手段に記憶された
最新の踏力に応じてモータの駆動力を決定する駆動力決
定手段とを備え、上昇判定手段により前記踏力の推移が
上昇過程か否かを判定し、上昇過程にあるときは移動平
均値に応じ、上昇過程にないときは最新の踏力に応じて
決定された駆動力を出力するようにモータを制御し動力
を補助する電動補助動力装置付自転車としたものであ
る。

【００１４】このように構成した請求項３記載の発明
は、踏力の上昇過程においてはペダルの踏力に応じてモ
ータを制御して動力を補助するようにしたことから踏み
込みに対して応答性のよい動力の補助ができるととも
に、上昇過程にないときは移動平均値に基づいてモータ
を制御することから平滑化された動力補助ができるとい
う作用を有するものである。

【００１５】また、請求項４記載の発明は、ペダルの踏
力値を検出する検出手段と、この検出手段によって踏力
値を所定時間間隔で読み取りこれら踏力値をそれぞれ記
憶する踏力記憶手段と、電源から電力の供給を受けて補
助動力を供給するモータと、このモータを駆動制御する
モータ制御回路と、前記記憶手段に記憶された踏力から
二つの異なる数の標本数に基づくとともに最新の踏力を
含めて算出される二つの移動平均値を算出する算出手段
と、これら二つの移動平均値を記憶する平均値記憶手段
と、この平均値記憶手段に記憶された二つの移動平均値
の大きさを比較する比較手段と、この比較手段で比較さ
れた結果大きい移動平均値に基づいてモータの駆動力を
決定する駆動力決定手段とを備え、前記二つの移動平均
値を比較し大きい移動平均値に基づいて決定された駆動
力を出力するようにモータを制御し動力を補助する電動
補助動力装置付自転車としたものである。

【００１６】このように構成した請求項４記載の発明
は、踏力が大きい時は応答性のよい動力補助ができ、踏
力が小さいときは平滑化された動力補助ができるという
作用を有するものである。

【００１７】また、請求項５記載の発明は、ペダルの踏
力値を検出する検出手段と、この検出手段によって踏力
値を所定時間間隔で読み取りこれら踏力値をそれぞれ記
憶する踏力記憶手段と、電源から電力の供給を受けて補
助動力を供給するモータと、このモータを駆動制御する
モータ制御回路と、前記記憶手段に記憶された踏力から
最新の踏力を含む所定数の標本数に基づくとともに最新
の踏力を含むめて算出される移動平均値を算出する算出
手段と、この算出された移動平均値を記憶する平均値記
憶手段と、この平均値記憶手段に記憶された移動平均値
と前記記憶手段に記憶された最新の踏力との大きさを比
較する比較手段と、この比較手段で比較された結果大き
い値に基づいてモータの駆動力を決定する決定手段とを
備え、前記移動平均値と踏力のうち大きい値に基づいて
決定された駆動力を出力するようにモータを制御し動力
を補助する電動補助動力装置付自転車としたものであ
る。

【００１８】このように構成した請求項５記載の発明
は、踏力が大きい時は応答性のよい動力補助ができ、踏
力が小さいときは平滑化された動力補助ができるという
作用を有するものである。

【００１９】また、請求項６記載の発明は、請求項１な
いし請求項５記載の発明において、車速検出手段と、車
速が大きくなるにつれて少ない標本決定数を記憶した標
本テーブルとを設け、車速が大きくなるにつれて少ない
標本数に基づいて移動平均値を算出するとともに、車速
検出手段からの車速と前記算出された移動平均値に基づ
いて駆動力を決定する電動補助動力装置付自転車とした
ものである。

【００２０】このように構成した請求項６記載の発明
は、請求項１および請求項２記載の発明の作用に加え
て、車速が大きくなったとしてもペダルの踏力の推移に
対する位相の遅れを小さくできることから、踏み込みに
対する応答性のよい動力補助ができるという作用を有す
るものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態を
図１ないし図８に基づいて説明する。図に示すように、
補助動力装置付自転車（以下単に自転車という）Ａは、
車体Ｂとこの車体Ｂに取り付けられた補助動力装置（以
下単に動力装置という）Ｃ等から構成されている。そし
て、前記車体Ｂは、ハンガラグ１に一端側を固定された
立パイプ２および下パイプ３と、この下パイプ３の他端
側に固定されたヘッドパイプ４に一端側を固定され他端
側を前記立パイプ２の下方部に固定された上パイプ５と
からなるフレーム６、前記ハンガラグ１に一端側を固定
されたチェーンステー７、前記ヘッドパイプ４に取り付
けられた前ホーク８、この前ホーク８の上端に取り付け
られたハンドル９、前記前ホーク８の下端部に取り付け
られた前輪１０、前記立パイプ２の上部に一端側を固定
され他端側を前記チェーンステー７の他端側と図示しな
い後つめを介して固定されたバックホーク１１、前記チ
ェーンステー７の他端側に取り付けられた後輪１２、前
記立パイプ２の上方に取り付けられたサドル１３、前記
後輪の上部に設けた荷受台１４等から構成されている。

【００２２】また、前記ハンガラグ１には後述するクラ
ンク軸８０が回動自在に設けられ、このクランク軸８０
の両端部にはそれぞれペダル８１ａと８２ａが設けられ
た左クランク８１と右クランク８２が取り付けられてい
る。また、前記荷受台１４の上部には電源としてのバッ
テリー１４ｂを収納したバッテリーケース１４ａが取り
付けられている。また、バッテリー１４ｂは後述するモ
ータ４０等とはリード線１６を介して電力が供給される
ようになっている。また、走行時の回転力を伝達するス
プロケット１７と後輪１２の図示しないスプロケット１
７にはチェーン１８が架けられている。

【００２３】つぎに、前記動力装置Ｃの構成を図２ない
し図４に基づいて説明する。図に示すように動力装置Ｃ
は、ケース本体２３と蓋ケース２５とからなるケース２
０、このケース２０に取り付けられた前記モータ４０、
減速機構５０から構成されており、また前記ケース２０
には軸受を介して取り付けられ前記減速機構５０から回
転力が伝達される中空軸７０と、この中空軸７０を貫通
してクランク軸８０が設けられている。また、前記ケー
ス２０内には後述するマイクロコンピュータ、ＲＯＭ、
ＲＡＭ等からなる制御装置２００等が収納されている。

【００２４】そして、前記ケース本体２３には、減速機
構５０と前記制御装置２００等が収納されている。前記
減速機構５０は、前記モータ４０の出力軸４１の先端部
に取り付けられた歯車５１、この歯車５１と噛合する径
大な歯車５２、この歯車５２と一体に設けられた径小な
歯車５３、この歯車５３と噛合する径大な歯車５４ｂと
傘歯車５４ｃとからなる歯車５４、前記傘歯車５４ｃと
噛合する傘歯車５５、この傘歯車５５が取り付けられて
いる軸と同じ軸５５ａに取り付けられた歯車５５ｂ、こ
の歯車５５ｂに噛合する駆動歯車５６とから構成されて
いる。

【００２５】そして、前記歯車５５ｂは前記軸５５ａに
一方向性クラッチ５５ｆを介して取り付けられている。
この一方向性クラッチ５５ｆは前記モータ４０の回転力
を自転車が正規に走行つまり前進方向に走行するように
前記駆動歯車５６に伝達するように前記歯車５５ｂを回
転させるが、逆方向には空転するように機能するもので
ある。つまり一方向性クラッチ５５ｆは後述する人力走
行の際にペダル８１ａ、８２ａが取り付けられているク
ランク８１、８２が走行方向に回転したときは空転する
ように機能するものである。

【００２６】また、前記駆動歯車５６の中央部には軸孔
５６ａが形成されており、この軸孔５６ａには凹凸条５
６ｃが形成され、また、駆動歯車５６の蓋ケース２５側
の側面には軸孔５６ａの外周に図２、図３に示すように
同心状に配置された複数（実施例では３個、図２、図３
では１個のみ図示）の突起部５７が形成されており、こ
の突起部５７は図４に示す矢印方向つまり駆動歯車５６
が走行時に回転する方向に沿って同図に示すように上方
に向かって次第に上昇する傾斜面５７ａが形成されてい
る。また、駆動歯車５６の前記蓋ケース２５側の側面に
は、図３に示すように前記隣接する突起部５７の間に位
置して軸孔５６ａと同心状に配置された複数（実施例で
は３個設けられており、図３では１個のみ図示）の後述
する圧縮ばね６０の一端側を規制するＬ字状の規制部材
５８が形成されている。

【００２７】また、前記駆動歯車５６に形成された軸孔
５６ａには、減速機構５０を介して伝達される前記モー
タ４０の動力つまり回転力をスプロケット１７に伝達す
る前記中空軸７０が嵌合しており、この中空軸７０は前
記ハンガラグ１に回転自在に設けられ、内部に貫通孔７
１を有するとともに一端側に前記軸孔５６ａに形成され
た凹凸条５６ｃと係合する凹凸条７２が形成され、前記
軸孔５６ａに嵌合した状態では両凹凸条５６ｃ、７２の
係合によって周方向に回り止めされて、中空軸７０は駆
動歯車５６と一体に回転するようになっている。また、
中空軸７０の他端側にはスプロケット１７が取り付けら
れている取付部材１７ａが取り付けられており、また、
この中空軸７０は凹凸条７２が形成された近傍をボール
ベアリング７７の内輪に圧入されて、このボールベアリ
ング７７の外輪を前記ケース本体２３に設けた軸受取付
部２３ｂに圧入することによって中空軸７０はケース本
体２３に取り付けられている。

【００２８】また、前記中空軸７０の貫通孔７１を貫通
してクランク軸８０が回転自在に設けられ、このクラン
ク軸８０の両端に取付部８３および取付部８４がそれぞ
れ形成されている。

【００２９】また、前記クランク軸８０には、前記中空
軸７０に取り付けられた駆動歯車５６に接近した部位に
一方向性クラッチ８５が取り付けられ、この一方向性ク
ラッチ８５を介してクランク軸８０には駆動板９０が取
り付けられている。そして、前記一方向性クラッチ８５
はクランク軸８０が人力走行の際にペダル８１ａ、８２
ａが取り付けられたクランク８１、８２によって走行方
向に回転させられる場合は前記駆動板９０を回転させ、
これとは逆にクランク軸８０が回転したときは空転し、
前記駆動版９０を回転させないように機能するものであ
る。また、前記駆動板９０の前記蓋ケース２５側には前
記駆動歯車５６の側面との間に空間を形成するように所
定距離離間して形成された円盤形のフランジ部９１が形
成され、このフランジ部９１の駆動歯車５６側の面に
は、図３に示すように前記圧縮ばね６０の他端側に当接
して圧縮する圧縮部９２が形成されている。そして、前
記Ｌ字状の規制部材５８と前記圧縮部９２との間に前記
圧縮ばね６０が配設されている。

【００３０】そして、この圧縮ばね６０の付勢力の大き
さは、人力走行の際に前記クランク軸８０、一方向性ク
ラッチ８５を介して駆動板９０に加えられる回転力に応
じて圧縮するように設定されている。つまり、人力走行
の際には、前記クランク軸８０の回転に伴って一方向性
クラッチ８５とともに回転する駆動板９０の回転力に応
じて駆動歯車５６と相対移動が生じるように設定されて
いるものである。

【００３１】また、駆動板９０のフランジ部９１には、
図２、図４に示すように前記駆動歯車５６の側面に形成
した突起部５７に対応させた部位に貫通孔９３が３個
（図２、図５では１個のみ図示）形成されている。

【００３２】また、このフランジ部９１と対向して接離
可能に環状板からなる偏位プレート９５が配設されてお
り、この偏位プレート９５には前記それぞれの貫通孔９
３に対応した位置に一端側先端部を前記貫通孔９３に貫
通するように一体的に固着されたスライド軸９６が設け
られている。また、このスライド軸９６の他端側先端に
は球状突起９６ａが形成され、この球状突起９６ａは前
記駆動歯車５６に形成された突起部５７の傾斜面５７ａ
に、前記偏位プレート９５との間に配設したコイルスプ
リング９７によって圧接するように付勢されている。つ
まり、前記偏位プレート９５はこの偏位プレート９５に
固着されたスライド軸９６を前記フランジ部９１の貫通
孔９３に貫通させるとともにコイルスプリング９７によ
って付勢されて球状突起９６ａを前記傾斜面５７ａに圧
接された状態で駆動歯車５６と駆動板９０の間にクラン
ク軸８０の軸方向に移動可能に配設されているものであ
る。

【００３３】そして、ペダル８１ａ、８２ａの踏力がク
ランク８１、８２を介して前記クランク軸８０に加わる
と、この回転力はクランク軸８０に取り付けられている
一方向性クラッチ８５を介して駆動板９０に伝達され駆
動板９０は回転し、そして、走行中に登り坂を走行する
等の加速状態となった場合には、それまで以上にペダル
８１ａ、８２ａは強く踏み込まれるため、このペダル８
１ａ、８２ａの踏力によって回転するクランク軸８０に
一方向性クラッチ８５を介して取り付けられている駆動
板９０と、中空軸７０と一体に回転する駆動歯車５６と
の間に踏力に応じた相対移動が生じることになる。つま
り、自転車Ａを加速するためにペダル８１ａ、８２ａを
強く踏み込み踏力を増加させることにより、駆動板９０
と駆動歯車５６との間に設けた圧縮ばね６０は圧縮さ
れ、前記駆動板９０は前記踏力に応じた量だけ駆動歯車
５６より先行して回転することになり、その結果偏位プ
レート９５に固着したスライド軸９６の球状突起９６ａ
は駆動歯車５６に設けた突起部５７の傾斜面５７ａに沿
って上方に移動し、この移動に伴ってコイルスプリング
９７は圧縮され、偏位プレート９５は駆動歯車５６から
離反する方向に移動つまり偏位することになる。

【００３４】そして、偏位プレート９５が駆動歯車５６
から離反する方向に偏位すると、この偏位プレート９５
の偏位量に応じて後述する回転力検出手段としてのトル
クセンサー１００の作動杆１４０が動作し、トルクセン
サー１００は踏力に応じた電気的出力を出力し、この電
気的出力は周知のＡ／Ｄ（アナログ／デジタル値）変換
器によってデジタル値に変換されて前記制御装置２００
に送られるようになっている。

【００３５】また、前記動力装置Ｃの蓋ケース２５には
図１に示すように始動スイッチ１５が設けられており、
この始動スイッチ１５にはキー挿入孔１５ａが設けられ
ており、このキー挿入孔１５ａに図示しないキーを挿入
して閉成・開成操作することにより、前記バッテリー１
４ｂからモータ４０等に電力の供給・停止がなされるよ
うになっている。そして、始動スイッチ１５が閉成され
たときは動力装置Ｃからの回転力の補助により楽な走行
ができるものであり、また開成された時は人力のみによ
る人力走行となるものである。

【００３６】つぎに、前記トルクセンサー１００の構成
を図５、図６に基づいて説明する。図５に示すようにト
ルクセンサー１００は、下部ケース１１０とこの下部ケ
ース１１０に取り付けられる上部ケース１２０とからな
るケース本体１０１、このケース本体１０１内に配設さ
れるセンサーとしての歪みゲージ１３０、被検出トルク
であるペダルの踏力つまりクランク軸８０の回転トルク
の作用力を受ける作動杆１４０およびこの作動杆１４０
が受けた作用力を歪みゲージ１３０に伝達するコイルス
プリング１５０等から構成されている。

【００３７】また、前記上部ケース１２０には、底壁１
２１にそれぞれ内側および外側に突出した筒部１２５が
形成され、また、この筒部１２５には外側端部から略中
間部までの部位にはガイド孔１２６が形成されるととも
に、前記中間部から内側端部までの部位にはガイド孔１
２６より径大な孔１２７が形成されている。

【００３８】そして、前記センサーつまり歪みゲージ１
３０は、例えばアルミニウム等からなる起歪体１３１の
表面に絶縁被膜を介して薄膜からなる４個の抵抗体Ｒ１
ないしＲ４（図５では不図示）を貼着あるいはいわゆる
半導体技術等により配設するとともに、これら４個の抵
抗体Ｒ１ないしＲ４を導体によって、図６に示すように
ブリッジＷを構成するように接続して構成されている。
そして、前記ブリッジＷの抵抗体Ｒ１とＲ３との接続点
および抵抗体Ｒ４とＲ２との接続点はリード線１３２ａ
および１３２ｂを介して電源に接続され、また、抵抗体
Ｒ１とＲ４との接続点および抵抗体Ｒ２とＲ３との接続
点は出力端部となっており、この出力端部から踏力の大
きさに応じた電気的出力が出力され、この電気的出力は
リード線１３３ａおよび１３３ｂを通して、図示しない
Ａ／Ｄ変換器を介して制御装置２００に送られるように
なっている。

【００３９】また、前記下部ケース１１０と上部ケース
１２０とに固定端を挾持して固定された起歪体１３１の
自由端１３１ａは前記筒部１２５の内側端部の下方に位
置するとともにガイド孔１２６に対応する部位まで延出
され、この先端部にはガイド孔１２６の軸心と一致する
軸心を有するピン１３４が取り付けられている。

【００４０】また、前記作動杆１４０は前記ガイド孔１
２６に案内されて軸方向にスライド自在に嵌合する軸部
１４１と、この軸部１４１の一端部に形成され摩擦を低
減するために鋼球１４２ａが回動可能にはめ込まれてい
る径大なストッパー部１４２とから構成され、また、作
動杆１４０と前記ピン１３４との間に前記コイルスプリ
ング１５０が所定量圧縮された状態で配設されている。
そして、このトルクセンサー１００の動作は従来周知の
歪みゲージを用いたトルクセンサーと同一の原理で動作
するものである。つまりペダル８１ａ、８２ａの踏力は
前記クランク軸８０に伝えられ、このクランク軸８０の
回転力の大きさに応じて変化する偏位プレート９５の偏
位量に応じた曲げ力を起歪体１３１に付与し、前記抵抗
体Ｒ１ないしＲ４の抵抗値の変化に応じた電気的出力を
ブリッジＷから出力させるものである。なお、この実施
の形態においては、偏位プレート９５が偏位しないとき
起歪体１３１に最大曲げ力が加えられるように構成され
ている。

【００４１】また、前記ケース２０の内部には図３に示
すように自転車Ａの車速を検出する車速検出手段として
のスピードセンサー１６０が設けられており、このスピ
ードセンサー１６０は周知の磁気センサーが用いられ、
このスピードセンサー１６０の図示しない検出部は前記
駆動歯車５６の歯部に近接して配置され、前記駆動歯車
５６が回転することにより検出部に駆動歯車５６の各歯
が近接する毎に、発生するパルス信号の単位時間当たり
のパルス数に基づいて車速を検出するものである。

【００４２】つぎに、前記モータ４０の駆動力の後輪１
２への伝達について説明する。

【００４３】人力走行において登り坂等を走行する場合
のように自転車Ａを加速するようにペダル８１ａ、８２
ａを踏み込むと、上述したようにペダル８１ａ、８２ａ
の踏力が大きくなり所定値を超え、前記駆動歯車５６に
対して駆動板９０が先行して回転して両者に踏力に応じ
た量の相対移動が生じ、その結果偏位プレート９５のス
ライド軸９６の先端部は駆動歯車５６に設けた突起部５
７の傾斜面５７ａを上方に移動し、偏位プレート９５は
踏力の大きさに応じた偏位量だけ駆動歯車５６から離反
する方向に偏位する。その結果作動杆１４０、コイルス
プリング１５０を介して起歪体１３１に加えられていた
最大曲げ力が減少し、起歪体１３１は復元し、この復元
に伴いブリッジＷの抵抗Ｒ１ないしＲ４の抵抗値が変化
して、この変化に応じた電気的出力が制御装置２００に
送られる。そして、制御装置２００によって後述するよ
うにモータ４０が駆動されてモータ４０の動力は出力軸
４１に設けられた歯車４２から、前記減速機構５０を介
して駆動歯車５６に伝達され、この駆動歯車５６を介し
て中空軸７０に伝達され、この中空軸７０に取り付けら
れているスプロケット１７、チェーン１８を介して後輪
１２に伝達されるものである。つまりペダル８１ａ、８
２ａを踏み込むことによってクランク軸８０に伝達され
る人力による回転力に前記モータ４０の回転力つまり動
力が付加つまり補助されて自転車は走行するものであ
る。

【００４４】つぎに、この第一の実施の形態における自
転車Ａの踏力に応じた動力を補助する制御を、図７に示
す制御ブロック図に基づいて説明する。なお、この実施
の形態は請求項１および請求項２記載の発明に対応する
ものである。

【００４５】同図に示すように制御装置２００には、メ
モリーからなる記憶手段２１０、移動平均値を算出する
算出手段２２０、メモリーからなる標本テーブル２３
０、モータ制御回路２４０および図示しないが制御手段
等が設けられている。

【００４６】そして、前記記憶手段２１０は複数の記憶
エリア２１１（１）ないし２１１（ｎ）を有しており、
前述したように図示しないＡ／Ｄ変換器を介して前記ト
ルクセンサー１００に接続されており、一定周期でこの
周期内において所定時間間隔毎に前記トルクセンサー１
００で検出されているペダルの踏力は記憶エリア２１１
（１）から順次２１１（ｎ）に記憶つまり格納されるよ
うになっている。なお、この格納は前記図示しない制御
手段によって制御される図示しない読取・書込手段によ
ってなされるようになっている。

【００４７】また、前記記憶手段２１０には踏力の移動
平均値を算出する前述の算出手段２２０が接続され、ま
た、算出手段２２０には標本テーブル２３０が接続され
ており、この標本テーブル２３０には、それぞれあらか
じめ定めた踏力の移動平均値を算出するための一方は多
く他方は少ない数からなる標本数を決定するための二つ
の標本決定数が格納つまり設定されている。なお、前記
算出手段２２０には図示しない前記制御手段によって制
御され記憶手段２１０から踏力を読み出す図示しない踏
力読出手段、標本テーブル２３０から標本決定数を読み
出す標本読出手段を有しているものである。

【００４８】そして、前記算出手段２２０は、前記標本
テーブル２３０に格納された二つの標本決定数に基づい
て、前記記憶手段２１０の各記憶エリア２１１（１）な
いし２１１（ｎ）に記憶されている踏力の中から最新の
踏力つまり記憶手段２１０の記憶エリア２１１（１）な
いし２１１（ｎ）に格納された最も新しい踏力から、前
記二つの標本決定数の数だけ、遡及した踏力を読み出し
これら踏力の合計値を前記標本決定数で除して、二つの
移動平均値を算出するものである。また、前記算出手段
２２０には、二つの記憶エリア２２５ａおよび２２５ｂ
を有する平均値記憶手段２２５が接続され、前記算出手
段２２０で算出された二つの移動平均値を記憶つまり格
納するようになっている。そして、記憶エリア２２５ａ
には大きい数の標本数に基づいて算出された移動平均値
が格納され、また、記憶エリア２２５ｂには小さい数の
標本数に基づいて算出された移動平均値が格納されるよ
うになっている。

【００４９】また、平均値記憶手段２２５にはモータの
駆動力を決定する駆動力決定手段２５０が接続され、こ
の駆動力決定手段２５０にはモータ４０の出力を制御す
るモータ制御回路２４０が接続されている。このモータ
制御回路２４０にはバッテリー１４ｂが接続されてお
り、このモータ制御回路２４０は前記駆動力決定手段２
５０の出力に基づいて前記バッテリー１４ｂからモータ
４０に供給される電流を制御することによりモータ４０
の出力を制御するものである。

【００５０】また、前記記憶手段２１０には上昇判定手
段２６０が接続され、この上昇判定手段２６０は、また
前記駆動力決定手段２５０に接続されている。そして、
この上昇判定手段２６０は前記記憶手段２１０の記憶エ
リア２１１（１）と２１１（２）に順次記憶つまり読み
込まれた踏力を比較することにより、踏力が上昇過程
（踏力の大きさが増加する方向への過程）か否か、つま
り先に読み込まれて記憶エリア２１１（２）に記憶され
た踏力と、ついで読み込まれて記憶され記憶エリア２１
１（１）に記憶された踏力とを比較し、記憶エリア２１
１（２）に記憶された踏力よりも、記憶エリア２１１
（１）に記憶された踏力が大きいと判定したとき踏力は
上昇過程にあり逆に小さいと判定したときは下降過程に
あると判定するものである。そして、この判定結果は前
記駆動力決定手段２５０に出力される。なお、この上昇
過程にあるか否かは比較する踏力は最新の踏力を含む複
数を比較することにより判定するようにしてもよく、こ
のように複数の踏力を用いるようにした場合はノイズ等
による誤判定を防止できる利点がある。

【００５１】この駆動力決定手段２５０は上昇判定手段
２６０からの出力が上昇過程である場合は、前記平均値
記憶手段２２５の記憶エリア２２５ａに記憶されている
少ない標本数により算出した移動平均値に基づいてモー
タ４０の駆動力を決定し、また、逆に下降過程である場
合は平均値記憶手段２２５の２２５ｂに記憶されている
多い標本数により算出した移動平均値に基づいてモータ
４０の駆動力を決定し、この結果をモータ制御回路２４
０に出力する。モータ制御回路２４０は前記駆動力決定
手段２５０の出力によってモータ４０から出力されるべ
き回転力つまり補助すべき動力を決定する出力に基づい
てモータ４０を制御する。

【００５２】このことによって、走行中にペダルに加わ
る踏力が上昇過程にあるときは少ない標本数により算出
した移動平均値に、下降過程にあるときには多い標本数
により算出した移動平均値に基づいてそれぞれ動力がモ
ータ４０から補助されるものである。

【００５３】つぎに、モータ４０からの動力つまり回転
力を補助する制御について図７の制御ブロック図を参照
して説明する。

【００５４】まず、自転車Ａに乗り停止状態からペダル
８１ａ、８２ａを踏み込み走行を開始すると、ペダル８
１ａ、８２ａの踏力はクランク軸８０に伝達され、この
クランク軸８０の回転力はトルクセンサー１００で検出
され、このトルクセンサー１００の出力は一定周期毎に
この周期内において所定時間間隔毎に読み取られて、前
記記憶手段２１０の各記憶エリア２１１（１）ないし２
１１（ｎ）に順次記憶つまり格納される。

【００５５】また、前記平均値算出手段２２０は前記標
本テーブル２３０に設定されている標本決定数に基づい
て、異なる数の標本決定数（この実施の形態においては
５個と３個とが設定されている）に基づいて、前記記憶
手段２１０の記憶エリア２１１（１）ないし２１１
（ｎ）から最新の踏力から前記標本決定数だけ遡及した
踏力を読み出し、これら踏力の合計を前記標本決定数で
除して移動平均値を算出する。この算出された二つの移
動平均値のうち多い標本数（この実施の形態においては
５個）に基づいて算出された移動平均値は平均値記憶手
段２２５の記憶エリア２２５ａに、また、少ない標本数
（この実施の形態においては３個）に基づいて算出され
た移動平均値は平均値記憶手段２２５の記憶エリア２２
５ｂにそれぞれ格納される。

【００５６】また、前記上昇判定手段２６０は前記記憶
手段２１０に記憶された二つの踏力を上述したように比
較してペダルに加わる踏力が上昇過程にあるか下降過程
にあるかを判定し駆動力決定手段２５０に出力する。駆
動力決定手段２５０は前記上昇判定手段２６０からの出
力に基づきつまり判定が上昇過程であるときは前記平均
値記憶手段２２５の記憶エリア２２５ｂに格納されてい
る少ない標本数により算出された移動平均値を読み出し
てモータの駆動力を決定し、また、下降過程であるとき
は前記平均値記憶手段２２５の記憶エリア２２５ａに格
納されている多い標本数により算出された移動平均値を
読み出してモータの駆動力４０を決定してモータ制御回
路２４０に出力し、この出力に基づいてモータ制御回路
２４０はモータ４０を制御する。

【００５７】このことによって、走行中にペダルに加わ
る踏力が上昇過程にあるとき、つまり走行開始時あるい
は上り坂を上る走行等ペダルを強く踏み込み加速する状
態では、少ない標本数により算出した移動平均値に基づ
いてモータ４０から動力が補助されることから、ペダル
を強く踏み込み加速する状態では踏み込みに対して即応
したつまり応答性がよく、しかも標本数は少ないものの
移動平均値に基づくものであることから平滑化された動
力補助がされるため運転者にとっては力感が得られると
ともに違和感のない乗り味のよい走行ができる。また、
ペダルの踏力が下降過程にあるとき、すなわちペダルを
踏み込み時に強い踏み込みを要しない状態つまり車速が
大きくなった状態で平坦な道路等を走行する場合等で
は、多い標本数により算出した移動平均値に基づいてモ
ータ４０から動力が補助されることから、平滑化された
動力補助がされるため運転者は違和感を覚えることなく
乗り味のよい走行ができるものである。なお、この場合
の標本数の数はペダルの踏み込みによる踏力の推移に対
する移動平均値の推移の位相の遅れが高速領域での応答
性を損なわない程度に設定されているものである。

【００５８】そして、前記制御によってペダルの踏力と
標本数を変化させた際の移動平均値の推移との関係を示
したのが図８である。この図８はペダルを踏み込み自転
車Ａを直線的に加速した状態として、この時のペダルの
踏力の変化する状態つまり推移と、踏力が上昇過程にあ
る場合は少ない数つまり３個の標本数に基づいて算出し
た移動平均値と、また下降過程にある場合は多い数つま
り５個の標本数に基づいて算出した移動平均値とした場
合の移動平均値の推移を示したグラフである。

【００５９】そして、グラフにおいて、破線で示す曲線
Ｄはペダルの踏力の推移を示したものであり、実線で示
す曲線Ｅは移動平均値の推移を示したものである。そし
て曲線Ｄのうち上向きに傾斜している部分は踏力が上昇
過程つまり増加過程であり、下向きに傾斜している部分
は踏力が下降過程つまり減少過程である。また、曲線Ｅ
のうち上向きに傾斜している部分は、踏力が上昇過程で
あり３個の標本数に基づく移動平均値の推移であり、下
向きに傾斜している部分は踏力が下降過程であり５個の
標本数に基づく移動平均値の推移である。

【００６０】この図８のグラフから判るように、踏力が
上昇過程にあるときは曲線Ｄつまり踏力の推移に対す
る、少ない数の標本数に基づく移動平均値の推移つまり
曲線Ｅ１の位相の遅れは小さく、このことは踏み込みに
対する動力の供給の応答性がよくなっていることを示し
ている。また、踏力が下降過程にある部分では多い数の
標本数に基づく移動平均値であることから移動平均値の
推移つまり曲線Ｅ２の踏力の推移つまり曲線Ｄに対する
位相の遅れは前記３個の場合の移動平均値の場合より大
きいが、その一方下向きに傾斜している曲線部分からも
判るように平滑化されている。このことは踏み込みに対
する動力の供給の応答は、３個の場合に比べて遅くなる
ものの平滑化された動力補助がされることを示してい
る。

【００６１】つまり、上述したように走行中にペダルに
加わる踏力が上昇過程にあるときは、少ない標本数によ
り算出した移動平均値に基づいてモータ４０から動力が
補助されることから、ペダルを強く踏み込み加速する状
態では踏み込みに対して即応したつまり応答性がよくし
かも平滑化された動力補助がされるため運転者にとって
は力感が得られるとともに違和感のない乗り味のよい走
行ができ、また、ペダルの踏力が下降過程にあるときつ
まりペダルの強い踏み込みを要しない状態は、多い標本
数により算出した移動平均値に基づいてモータ４０から
動力が補助されることから、平滑化された動力補助がさ
れるため運転者は違和感を覚えることなく乗り味のよい
走行ができるものである。

【００６２】つぎに、この発明の第二の実施の形態をに
ついて説明する。この実施の形態は請求項３記載の発明
に対応するもので、踏力の上昇過程ではペダルの踏力に
応じ、下降過程では踏力の移動平均値に応じてモータの
出力を制御して動力補助をなすようにしたものである。
なお、自転車Ａの構成等は第一の実施の形態と同様の構
成であるのでその説明は省略し、制御に関する部分につ
いてのみ図９に示す制御ブロック図について説明する。
なお、図７に示す第一の実施の形態の制御ブロック図と
同一構成部分に相当する構成部分については同一符号を
付すこととしその説明は省略する。

【００６３】図９に示すように記憶手段２１０には算出
手段２２０が接続され、この算出手段２２０は前記標本
テーブル２３０に格納された標本決定数に基づいて、前
記記憶手段２１０の各記憶エリア２２１（１）ないし２
１１（ｎ）に記憶されている踏力の中から最新の踏力つ
まり記憶手段２１０の記憶エリア２１１（１）ないし２
１１（ｎ）に格納された最も新しい踏力から、前記標本
決定数の数だけ、遡及した踏力を読み出しこれら踏力の
合計値を前記標本決定数で除して、移動平均値を算出す
る。また、この算出手段２２０には、平均値記憶手段２
２６が接続され、この平均値記憶手段２２６には前記算
出手段２２０で算出された移動平均値が格納されるよう
になっている。また、前記平均値記憶手段２２６には駆
動力決定手段２５０が接続され、この駆動力決定手段２
５０には上昇判定手段２６０が接続されるとともに前記
記憶手段２１０に接続されている。

【００６４】つぎに、この実施の形態のモータ４０によ
って動力つまり回転力を補助する制御について図９の制
御ブロック図を参照して説明する。

【００６５】まず、自転車Ａに乗り停止状態からペダル
８１ａ、８２ａを踏み込み、自転車ａを直線的に加速さ
せた走行状態にすると、ペダル８１ａ、８２ａの踏力は
クランク軸８０に伝達され、このクランク軸８０の回転
力はトルクセンサー１００で検出され、このトルクセン
サー１００の出力は一定周期毎にこの周期内において所
定時間間隔毎に読み取られて、前記記憶手段２１０の各
記憶エリア２１１（１）ないし２１１（ｎ）に順次記憶
つまり格納される。

【００６６】また、前記算出手段２２０は前記標本テー
ブル２３０に設定されている標本決定数に基づいて、前
記記憶手段２１０の記憶エリア２１１（１）ないし２１
１（ｎ）から最新の踏力から前記標本決定数だけ遡及し
た踏力を読み出し、これら踏力の合計を前記標本決定数
で除して移動平均値を算出し、この算出された移動平均
値は平均値記憶手段２２６に格納される。

【００６７】また、前記上昇判定手段２６０は前記記憶
手段２１０に記憶された二つの踏力を上述したように比
較してペダルに加わる踏力が上昇過程にあるか下降過程
にあるかを判定し駆動力決定手段２５０に出力する。駆
動力決定手段２５０前記上昇判定手段２６０の判定結果
が上昇過程であるときは、前記記憶手段２１０から最新
の踏力を読み出し、この踏力に応じてモータ４０の駆動
力を決定し、また、下降過程であるときは前記平均値記
憶手段２２６に格納されている移動平均値を読み出して
モータ４０の駆動力を決定してモータ制御回路２４０に
出力し、この出力に基づいてモータ制御回路２４０はモ
ータ４０を制御する。

【００６８】そして、このことによって走行中にペダル
に加わる踏力が踏力が上昇過程にあるときは、モータ制
御回路２４０はペダルの踏力に応じて決定された駆動力
を出力するようにモータ４０を制御して動力を補助す
る。したがってペダルを強く踏み込み加速する状態では
踏み込みに対して即応したつまり応答性のよい動力補助
がされるため運転者にとっては力感が得られる走行がで
きる。また、ペダルの踏力が下降過程にあるとき、移動
平均値に応じて決定される駆動力を出力するようにモー
タ４０が制御される。したがってペダルを強く踏み込む
ことを要しない状態は、移動平均値に基づいてモータ４
０から動力が補助されることから、平滑化された動力補
助がされるため運転者は違和感を覚えることなく乗り味
のよい走行ができるものである。

【００６９】そして、前記制御によってペダルの踏力
と、この踏力の上昇過程と下降過程において駆動力を決
定するのに用いられる踏力の推移および移動平均値の推
移との関係を示したのが図１０（Ｂ）である。この図１
０（Ｂ）はペダルを踏み込み自転車Ａを直線的に加速し
た走行状態として、この時のペダルの踏力の変化する状
態つまり推移、踏力が上昇過程にある場合における最新
の踏力の推移、および下降過程にある場合における５個
の標本数に基づいて算出した移動平均値の推移を示した
グラフである。

【００７０】そして、グラフにおいて、曲線Ａペダルに
加わる踏力、曲線Ｆは前記踏力が上昇過程（曲線Ａ上向
き傾斜部分）では最新の踏力の、また、踏力が下降過程
にある場合（曲線Ａにおいて下向き傾斜部分）では５個
の標本数に基づく移動平均値の推移を示したものであ
る。

【００７１】この図のグラフから判るように、踏力が上
昇過程にあるときは踏力と動力補助のために用いる最新
の踏力の推移との位相差はなくつまり同相であり、した
がって踏み込みに対する動力の供給の応答性は極めてよ
いことを示している。また、踏力が下降過程にある部分
では５個の標本数に基づく移動平均値であることから、
この移動平均値の推移と踏力の推移との位相差つまり移
動平均値の推移の踏力の推移に対する位相は遅れるもの
の、平滑化された動力補助がされることを示している。

【００７２】つまり、上述したように走行中にペダルに
加わる踏力が踏力が上昇過程にあるときは、最新の踏力
に基づいてモータ４０から動力が補助されることから、
ペダルを強く踏み込み加速する状態では踏み込みに対し
て即応したつまり応答性よく、しかも平滑化された動力
補助がなされるため運転者にとっては力感が得られると
ともに違和感のない乗り味のよい走行ができ、また、ペ
ダルの踏力が下降過程にあるときつまりペダルの強い踏
み込みを要しない状態では、５個の標本数により算出し
た移動平均値に基づいてモータ４０から動力が補助され
ることから、平滑化された動力補助がされるため運転者
は違和感を覚えることなく乗り味のよい走行ができるも
のである。

【００７３】なお、図１０（Ｂ）中Ｆ１は上昇過程では
標本数を１個、下降過程では標本数を３個とした場合の
移動平均値の推移を示す曲線である。

【００７４】つぎに、この発明の第三の実施の形態につ
いて説明する。この実施の形態は請求項４記載の発明に
対応するもので、異なる標本数に基づいて二つの移動平
均値を算出し、この算出した二つの移動平均値を比較し
大きい値の移動平均値に応じた動力を補助するようにモ
ータの出力を制御して動力の補助をなすようにしたもの
である。なお、自転車Ａの構成などは第一の実施の形態
と同様の構成であるのでその説明は省略し、制御に関す
る部分についてのみ図１１に示す制御ブロック図に基づ
いて説明する。なお、図７に示す第一の実施の形態の制
御ブロック図と同一構成部分に相当する構成部分につい
ては同一符号を付すこととしその説明は省略する。

【００７５】図１１に示すように前記記憶手段２１０は
は算出手段２２０が接続され、この算出手段２２０には
異なる二つの標本決定数が設定された標本テーブル２３
０および二つの移動平均値を記憶つまり格納する平均値
記憶手段２２５が接続されている。そして、この平均値
記憶手段２２５には前記算出手段２２０で算出された二
つの移動平均値をそれぞれ格納する記憶エリア２２５ａ
および２２５ｂを有しており、記憶エリア２２５ａには
大きい数の標本数に基づいて算出された移動平均値が格
納され、また、記憶エリア２２５ｂには小さい数の標本
数に基づいて算出された移動平均値が格納されるように
なっている。

【００７６】また、平均値記憶手段２２５には記憶エリ
ア２２５ａおよび２２５ｂに記憶された移動平均値の大
きさを比較する比較手段２７０が接続され、この比較手
段２７０は二つの移動平均値を比較し大きい移動平均値
を駆動力決定手段２５０に出力し、この駆動力決定手段
２５０は前記出力に基づいてモータ４０の駆動力を決定
する。そして前記決定された駆動力にしたがってモータ
制御回路２４０はモータ４０に供給される電流を制御す
ることによりモータ４０の出力を制御する。

【００７７】つぎに、この実施の形態のモータ４０によ
って動力つまり回転力を補助する制御について図１１の
制御ブロック図を参照して説明する。

【００７８】まず、自転車Ａに乗り停止状態からペダル
８１ａ、８２ａを踏み込み自転車Ａを直線的に加速した
走行状態とすると、ペダル８１ａ、８２ａの踏力はクラ
ンク軸８０に伝達され、このクランク軸８０の回転力は
トルクセンサー１００で検出され、このトルクセンサー
１００の出力は一定周期毎にこの周期内において所定時
間間隔毎に読み取られて、前記記憶手段２１０の各記憶
エリア２１１（１）ないし２１１（ｎ）に順次記憶つま
り格納される。

【００７９】また、前記算出手段２２０は前記標本テー
ブル２３０に設定されている異なる二つの標本決定数に
基づいて、前記記憶手段２１０の記憶エリア２１１
（１）ないし２１１（ｎ）から最新の踏力から前記標本
決定数だけ遡及した踏力を読み出し、これら踏力から前
記標本決定数で除して移動平均値を算出し、この算出さ
れた移動平均値は平均値記憶手段２２５の記憶エリア２
２５ａ、および２２５ｂに格納する。

【００８０】また、前記比較手段２７０は前記平均値記
憶手段２２５に記憶された移動平均値を比較し、大きい
値の移動平均値を駆動力決定手段２５０に出力する。駆
動力決定手段２５０は前記比較手段２７０の比較結果つ
まり大きい値の移動平均値に基づいてモータ４０の駆動
力を決定しモータ制御回路２４０に出力し、この出力に
基づいてモータ制御回路２４０はモータ４０を制御する
ものである。

【００８１】そして、この制御による場合におけるペダ
ルの踏力と、この踏力の上昇過程と下降過程において駆
動力を決定する移動平均値との関係を示したものが図１
２のグラフである。この図１２のグラフにおいて曲線Ｇ
はペダルの踏力の推移であり、曲線Ｈは移動平均値の推
移である。そして、この曲線Ｈのうち曲線Ｇの上向き傾
斜の部分つまり上昇過程に対応する部分Ｈ１は少ない数
（実施の形態では２個）の標本数に基づいて算出された
移動平均値の推移つまり曲線であり、下向き傾斜つまり
下降過程に対応する部分Ｈ２は多い数（実施の形態では
５個）の標本数に基づいて算出された移動平均値の推移
つまり曲線であり、換言すれば曲線Ｈは異なる二つの標
本数の移動平均値の推移を合成した曲線となっているも
のである。そして、曲線Ｇの上向き傾斜の部分つまり上
昇過程においては少ない標本数の移動平均値に基づい
て、また、下向き傾斜つまり下降過程においては多い標
本数の移動平均値に基づいてそれぞれモータ４０が制御
される。なお、前記曲線Ｈが異なる二つの標本数の移動
平均値の合成となる理由は、少ない標本数に基づく移動
平均値の推移および多い標本数に基づく移動平均値の推
移のそれぞれの踏力の推移に対する位相の遅れが前者よ
り後者の方が大きいことによる。つまり前者よりも後者
の方の位相の遅れが大きくなることから、同一時間軸で
は踏力の上昇過程においては前者つまり少ない標本数に
基づく移動平均値が後者つまり多い標本数に基づく移動
平均値より大きくなり、また、踏力の下降過程において
は後者の方が前者より大きくなるためである。

【００８２】上記のように、走行中にペダルに加わる踏
力が踏力が上昇過程にあるときは、少ない標本数により
算出した移動平均値に基づいてモータ４０から動力が補
助されることから、ペダルを強く踏み込み加速する状態
では踏み込みに対して即応したつまり応答性よくしかも
平滑化された動力補助がされるため運転者にとっては力
感が得られるとともに違和感のない乗り味のよい走行が
でき、また、ペダルの踏力が下降過程にあるときつまり
ペダルの強い踏み込みを要しない状態は、多い標本数に
より算出した移動平均値に基づいてモータ４０から動力
が補助されることから、平滑化された動力補助がされる
ため運転者は違和感を覚えることなく乗り味のよい走行
ができるものである。

【００８３】なお、この実施の形態においては用いてい
ないが、図示しないスピードセンサーによって車速を検
出するとともに、標本テーブル２３０に車速が大きくな
るにつれて少ない標本決定数を設定しておき、車速が大
きくなるにつれて少ない標本数に基づいて移動平均値を
算出し、この移動平均値を比較手段２７０により比較し
駆動力決定手段２５０で駆動力を決定し、モータ４０を
制御するようにしてもよく、このようにした場合は車速
が大きくなった際の踏力の推移に対する移動平均値の推
移の位相の遅れを小さくすることができ、踏み込みに対
して応答性よく駆動力を補助できる。

【００８４】つぎに、この発明の第四の実施の形態を説
明する。この実施の形態は請求項５記載の発明に対応す
るもので、踏力と所定の標本数に基づいて算出した移動
平均値とを比較しいずれか大きい値に応じた動力を補助
するようにモータの出力を制御して動力補助をなすよう
にしたものである。なお、自転車Ａの構成などは第一の
実施の形態と同様の構成であるのでその説明は省略し、
制御に関する部分についてのみ図１３に示す制御ブロッ
ク図に基づいて説明する。なお、図７に示す第一の実施
の形態の制御ブロック図と同一構成部分に相当する構成
部分については同一符号を付すこととしその説明は省略
する。

【００８５】図１３に示すように記憶手段２１０には算
出手段２２０が接続され、この算出手段２２０は前記標
本テーブル２３０に格納された標本決定数に基づいて、
前記記憶手段２１０の各記憶エリア２１１（１）ないし
２１１（ｎ）に記憶されている踏力の中から最新の踏力
つまり記憶手段２１０の記憶エリア２１１（１）ないし
２１１（ｎ）に格納された最も新しい踏力から、前記標
本決定数の数だけ、遡及した踏力を読み出しこれら踏力
の合計値を前記標本決定数で除して、移動平均値を算出
する。この算出手段２２０には、平均値記憶手段２２７
が接続され、この平均値記憶手段２２７には前記算出手
段２２０で算出された移動平均値が格納されるようにな
っている。また、前記平均値記憶手段２２７には比較手
段２７５が接続され、この比較手段２７５は駆動力決定
手段２５０に接続され、また、この駆動力決定手段２５
０にはモータ制御回路２４０が接続されている。

【００８６】また、前記比較手段２７５には前記記憶手
段２１０に接続され、この比較手段２７５は前記平均値
記憶手段２２７に記憶された移動平均値と前記記憶手段
２１０に記憶された最新の踏力とを比較し、両者のうち
大きい値を駆動力決定手段２５０に出力する。この出力
に基づいて駆動力決定手段２５０はモータ４０の駆動力
を決定しモータ制御回路２４０に出力し、この出力に基
づいてモータ制御回路２４０はモータ４０を制御し動力
を補助するものである。

【００８７】この制御ブロックにより制御した場合の踏
力の推移、移動平均値の推移は図示しないが、前記第三
の実施の形態における図１２のグラフに示す曲線部分Ｈ
１の部分が踏力の曲線Ｇの上昇過程の部分と同相にな
り、下降過程の部分は図１２の曲線部分Ｈ２と同様に踏
力の曲線Ｇより位相が遅れることになる。そしてこの遅
れる位相差は標本数の数が大きいほど大きくなるもので
あり、標本数が５個の場合は理論的には図１２の曲線部
分Ｈ２と同じくなる。

【００８８】したがって、この実施の形態の場合は、踏
力が上昇過程にあるときは記憶手段２１０に記憶された
最新の踏力に応じて動力が補助されることから、踏み込
みに対して即応つまり応答性よく動力の補助がなされ、
また、踏力が下降過程にあるときは補助動力が平滑化さ
れることから運転者は違和感を覚えることなく乗り味の
よい走行ができるものである。

【００８９】つぎに、この発明の第五の実施の形態につ
いて説明する。この実施の形態は請求項６記載の発明に
対応するもので、踏力の移動平均値を算出するために用
いる異なる数からなる標本数を決定する標本決定数を車
速が大きくなるにしたがって少ない数として設定し、車
速が大きくなったときは少ない標本決定数に基づく標本
数によって移動平均値を算出するとともに、この移動平
均値と車速手段からの車速によってモータの駆動力を決
定して動力を補助するようにしたものである。なお、自
転車Ａの構成等は第一の実施の形態と同様な構成であり
その説明は省略し、制御についてのみ図１４に示す制御
ブロック図に基づいて説明する。また、図７に示す第一
の実施の形態の制御ブロック図と同一構成部分に相当す
る構成部分については同一符号を付すこととしその説明
は省略する。

【００９０】図１４に示すように、記憶手段２１０には
踏力の移動平均値を算出する前述の算出手段２２０が接
続され、また、算出手段２２０には標本テーブル２３０
が接続されており、この標本テーブル２３０には、それ
ぞれあらかじめ定めた踏力の移動平均値を算出するため
の一方は多く他方は少ない数からなる標本数を決定する
ための二つで一組とした標本決定数が複数組格納つまり
設定されている。そして、前記各組を構成する二つの標
本決定数は車速が大きくなったときは少ない数となるよ
うに設定されている。

【００９１】そして、前記算出手段２２０は、前記標本
テーブル２３０に格納された二つの標本決定数に基づい
て、前記記憶手段２１０の各記憶エリア２１１（１）な
いし２１１（ｎ）に記憶されている踏力の中から最新の
踏力つまり記憶手段２１０の記憶エリア２１１（１）な
いし２１１（ｎ）に格納された最も新しい踏力から、前
記二つの標本決定数の数だけ、遡及した踏力を読み出し
これら踏力の合計値を前記標本決定数で除して、二つの
移動平均値を算出する。また、前記算出手段２２０に
は、二つの記憶エリア２２５ａおよび２２５ｂを有する
平均値記憶手段２２５が接続され、前記算出手段２２０
で算出された二つの移動平均値のうち、大きい数の標本
数に基づいて算出された移動平均値は記憶エリア２２５
ａに、小さい数の標本数に基づいて算出された移動平均
値は記憶エリア２２５ｂに格納されるようになってい
る。

【００９２】また、平均値記憶手段２２５にはモータの
駆動力を決定する駆動力決定手段２５０が接続され、こ
の駆動力決定手段２５０にはモータ４０の出力を制御す
るモータ制御回路２４０が接続され、このモータ制御回
路２４０にはバッテリー１４ｂが接続されており、この
モータ制御回路２４０は前記動力決定手段２５０の出力
に基づいて前記バッテリー１４ｂからモータ４０に供給
される電流を制御することによりモータ４０の出力を制
御するものである。

【００９３】また、前記記憶手段２１０には上昇判定手
段２６０が接続され、この上昇判定手段２６０は、また
前記駆動力決定手段２５０に接続されている。そして、
この上昇判定手段２６０は前記記憶手段２１０の記憶エ
リア２１１（１）と２１１（２）に順次記憶つまり読み
込まれた踏力を比較することにより、踏力が上昇過程か
否か判定し、この判定結果は前記駆動力決定手段２５０
に出力される。

【００９４】また、駆動力決定手段２５０には車速検出
手段１６０が接続され、また、この車速検出手段１６０
は前記算出手段２２０に接続されている。そして、前記
算出手段２２０は車速検出手段１６０からの車速に応じ
てつまり車速が大きくなるに連れて前記標本テーブル２
３０に記憶されている数の少ない組の標本決定数に基づ
いて移動平均値を算出してそれぞれ記憶エリア２２５ａ
および２２５ｂに記憶する。

【００９５】また、前記段駆動力決定手段２５０は上昇
判定手段２６０からの出力が上昇過程である場合は、前
記平均値記憶手段２２５の記憶エリア２２５ｂに記憶さ
れている少ない標本数により算出した移動平均値および
前記車速検出手段１６０から出力される車速とに基づい
てモータ４０の駆動力を決定し、また、逆に下降過程で
ある場合は平均値記憶手段２２５の２２５ａに記憶され
ている多い標本数により算出した移動平均値および前記
車速検出手段１６０から出力される車速に基づいてモー
タ４０の駆動力を決定し、この結果をモータ制御回路２
４０に出力する。モータ制御回路２４０は前記駆動力決
定手段２５０の出力によってモータ４０から出力されべ
き回転力つまり補助すべき動力を決定する出力に基づい
てモータ４０を制御する。

【００９６】このことによって、走行中にペダルに加わ
る踏力が上昇過程にあるときは少ない標本数により算出
した移動平均値基づいた、下降過程にある場合は多い標
本数により算出した移動平均値に基づいた動力がモータ
から補助されるとともに、車速が大きくなるに連れて前
記二つの移動平均値を算出する標本決定数を少なくする
ことにより、踏力の推移に対する移動平均値の推移の位
相遅れを少なくできるものである。

【００９７】この制御による状態を示しめたのが図１０
（Ｃ）のグラフである。このグラフにおいて曲線Ａは１
０（Ａ）同様ペダルの踏力の推移を示した曲線であり、
曲線Ｉは移動平均値の推移を示す曲線である。そして、
曲線Ｉのうち始動時から時間Ｔ１の間における移動平均
値は上昇過程では標本決定数を１個、下降過程では標本
決定数を５個としたものであり、時間Ｔ１を経過した以
降の時間Ｔ２では移動平均値は上昇過程では標本決定数
を１個、下降過程では標本決定数を３個としたものであ
る。つまり車速が大きくなった時に異なる二つの標本決
定数のうち一方の標本決定数を５個から３個に減少させ
たものである。

【００９８】そして、この図からも判るように車速が大
きくなった場合においても曲線Ａすなわち踏力の推移に
対する曲線Ｉすなわち移動平均値の推移の位相の遅れは
大きくなっていない。これは図１０（Ａ）車速が大きく
なった時における曲線Ａに対する曲線Ｃの位相差と比較
すれば明らかである。

【００９９】つまり、上述したように走行中にペダルに
加わる踏力が上昇過程にあるときは、少ない標本数（こ
の実施の形態では１個）により算出した移動平均値に基
づいてモータ４０から動力が補助されることから、ペダ
ルを強く踏み込み加速する状態では踏み込みに対して即
応したつまり応答性よく（しかも平滑化された）動力補
助がされるため運転者にとっては力感が得られる（とと
もに違和感のない）乗り味のよい走行ができ、また、ペ
ダルの踏み力が下降過程にあるときつまりペダルの強い
踏み込みを要しない状態は、多い標本数により算出した
移動平均値に基づいてモータ４０から動力が補助される
ことから、平滑化された動力補助がされるため運転者は
違和感を覚えることなく乗り味のよい走行ができるもの
である。しかも、車速が大きくなるにつれて移動平均値
を算出する標本決定数を減少させることにより、踏力の
推移に対する移動平均値の推移の位相の遅れを少なくで
きることから、踏み込みに対して応答性のよい動力補助
ができるものである。

【０１００】なお、この実施の形態では上昇過程の標本
決定数を１個としたが、これは補助動力の平滑化を所望
する場合は適宜の数に増やせばよいものである。また、
この実施の形態においては時間Ｔ１つまり車速の小さい
時の標本数を３個、時間Ｔ２つまり車速が大きくなった
時の標本数を５個としたが、これは適宜の数に設定する
こともでき、また、車速が大きくなるにつれて暫減させ
ることもでき、この場合は前記標本テーブル２３０に車
速に対応して暫減するように標本決定数を設定すればよ
い。

【０１０１】

【発明の効果】上記のように構成した請求項１および請
求項２記載の発明は、走行中のペダルに加わる踏力が上
昇過程にある時は少ない標本数に基づいて算出された移
動平均値に応じたモータを制御して動力を補助するよう
にしたことからペダルの踏力に対する移動平均値の位相
の遅れを小さくして踏み込みに対する応答性をよくでき
るとともに、直接踏力に応じて制御する場合に比べて補
助動力を平滑化できるとういう効果を奏するものであ
る。

【０１０２】また、請求項３記載の発明は、踏力の上昇
過程においてはペダルの踏力に応じてモータを制御して
動力を補助するようにしたことから踏み込みに対して応
答性のよい動力の補助ができるとともに、上昇過程にな
いときは移動平均値に基づいてモータを制御することか
ら平滑化された動力補助ができるという効果を奏するも
のである。

【０１０３】また、請求項４記載の発明は、踏力が大き
いときは応答性のよい動力補助ができ、踏力が小さいと
きは平滑化された動力補助ができるという効果を奏する
ものである。

【０１０４】また、請求項５記載の発明は、踏力が大き
いときは応答性のよい動力補助ができ、踏力が小さいと
きは平滑化された動力補助ができるという効果を奏する
ものである。

【０１０５】また、請求項６記載の発明は、請求項１、
請求項２および請求項４記載の発明の作用に加えて、車
速が大きくなったとしてもペダルの踏力に対する位相の
遅れを少なくできることから、踏み込みに対する応答性
のよい動力補助ができるという効果を奏するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態の補助動力装置付自
転車の実施の形態の全体図。

【図２】上記実施の形態の補助動力装置の構成を示す断
面図。

【図３】上記実施の形態の補助動力装置を示す側面図。

【図４】上記実施の形態ペダルの踏力とトルク検出手段
の動作の関係を示す部分図。

【図５】上記実施の形態のトルク検出手段（トルクセン
サー）の断面図。

【図６】上記実施の形態のトルク検出手段（トルクセン
サー）の回路図。

【図７】上記実施の形態の制御ブロック図。

【図８】上記実施の形態の踏力と踏力の移動平均値の関
係を示すグラフ。

【図９】本発明の第二の実施の形態の制御ブロック図。

【図１０】本発明の踏力と踏力の移動平均値の関係を示
すグラフであり、（Ａ）は上記第二の実施の形態の踏力
と踏力の移動平均値の関係を示すグラフ、（Ｂ）は第四
の実施の形態の踏力と踏力の移動平均値の関係を示すグ
ラフ、（Ｃ）は第五の実施の形態の踏力と踏力の移動平
均値の関係を示すグラフである。

【図１１】本発明の第三の実施の形態の制御ブロック
図。

【図１２】上記第三の実施の形態の踏力の移動平均値を
一定の標本数で算出した場合の移動平均値と踏力との関
係を示すグラフ。

【図１３】本発明の第四の実施の形態の制御ブロック
図。

【図１４】本発明の第五の実施の形態の制御ブロック
図。

【符号の説明】

Ａ電動補助動力装置付自転車。Ｂ車体Ｃ補助動力装置１４ｂバッテリー（電源）８０クランク軸８１ａ、８２ａペダル１００トルクセンサー（トルク検出手段）１６０スピードセンサー（車速検出手段）２００制御装置２１０記憶手段２２０算出手段２２５平均値記憶手段２２６平均値記憶手段２２７平均値記憶手段２３０標本テーブル２４０モータ制御回路２５０駆動力決定手段２６０上昇判定手段２７０比較手段２７５比較手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータから動力の補助を受けて走行する電
動補助動力装置付自転車において、ペダルの踏力を検出
しこれら検出された各踏力を記憶手段に記憶し、この記
憶された踏力の中から異なる標本数に基づいて算出手段
により算出した移動平均値を記憶するとともに、上昇判
定手段により前記踏力の推移が上昇過程か否かを判定
し、上昇過程にあるときは少ない標本数に基づいて算出
された移動平均値に応じてモータの出力を制御し動力を
補助することを特徴とする電動補助動力装置付自転車。
【請求項２】ペダルの踏力値を検出する検出手段と、こ
の検出手段によって踏力値を所定時間間隔で読み取りこ
れら踏力値をそれぞれ記憶する踏力記憶手段と、電源か
ら電力の供給を受けて補助動力を供給するモータと、こ
のモータを駆動制御するモータ制御回路と、前記踏力値
の推移が上昇過程か否かを判定する判定手段と、前記記
憶手段に記憶された踏力の最新の踏力を含む異なる数の
標本数に基づいて移動平均値を算出する算出手段と、こ
の算出された移動平均値を記憶する平均値記憶手段と、
この平均値記憶手段から踏力の推移が前記判定手段によ
り上昇過程にあると判定されたときは少ない標本数に基
づく移動平均値により、上昇過程にないと判定したとき
は多い標本数に基づく移動平均値によりモータの駆動力
を決定する駆動力決定手段とを備え、上昇判定手段によ
り前記踏力の推移が上昇過程か否かを判定し、上昇過程
にあるときは少ない標本数に基づいて算出された移動平
均値に応じて決定された駆動力を出力するようにモータ
を制御し動力を補助することを特徴とする電動補助動力
装置付自転車。
【請求項３】ペダルの踏力値を検出する検出手段と、こ
の検出手段によって踏力値を所定時間間隔で読み取りこ
れら踏力値をそれぞれ記憶する踏力記憶手段と、電源か
ら電力の供給を受けて補助動力を供給するモータと、こ
のモータを駆動制御するモータ制御回路と、前記踏力値
の推移が上昇過程か否かを判定する判定手段と、前記記
憶手段に記憶された踏力から最新の踏力を含む移動平均
値を算出する算出手段と、この算出された移動平均値を
記憶する平均値記憶手段と、踏力の推移が前記判定手段
により上昇過程にあると判定されたときは前記平均値記
憶手段の移動平均値により、上昇過程にないときは前記
記憶手段に記憶された最新の踏力に応じてモータの駆動
力を決定する駆動力決定手段とを備え、上昇判定手段に
より前記踏力の推移が上昇過程か否かを判定し、上昇過
程にあるときは移動平均値に応じ、上昇過程にないとき
は最新の踏力に応じて決定された駆動力を出力するよう
にモータを制御し動力を補助することを特徴とする電動
補助動力装置付自転車。
【請求項４】ペダルの踏力値を検出する検出手段と、こ
の検出手段によって踏力値を所定時間間隔で読み取りこ
れら踏力値をそれぞれ記憶する踏力記憶手段と、電源か
ら電力の供給を受けて補助動力を供給するモータと、こ
のモータを駆動制御するモータ制御回路と、前記記憶手
段に記憶された踏力から二つの異なる数の標本数に基づ
くとともに最新の踏力を含めて算出される二つの移動平
均値を算出する算出手段と、これら二つの移動平均値を
記憶する平均値記憶手段と、この平均値記憶手段に記憶
された二つの移動平均値の大きさを比較する比較手段
と、この比較手段で比較された結果大きい移動平均値に
基づいてモータの駆動力を決定する駆動力決定手段とを
備え、前記二つの移動平均値を比較し大きい移動平均値
に基づいて決定された駆動力を出力するようにモータを
制御し動力を補助することを特徴とする電動補助動力装
置付自転車。
【請求項５】ペダルの踏力値を検出する検出手段と、こ
の検出手段によって踏力値を所定時間間隔で読み取りこ
れら踏力値をそれぞれ記憶する踏力記憶手段と、電源か
ら電力の供給を受けて補助動力を供給するモータと、こ
のモータを駆動制御するモータ制御回路と、前記記憶手
段に記憶された踏力から最新の踏力を含む所定数の標本
数に基づくとともに最新の踏力を含むめて算出される移
動平均値を算出する算出手段と、この算出された移動平
均値を記憶する平均値記憶手段と、この平均値記憶手段
に記憶された移動平均値と前記記憶手段に記憶された最
新の踏力との大きさを比較する比較手段と、この比較手
段で比較された結果大きい値に基づいてモータの駆動力
を決定する決定手段とを備え、前記移動平均値と踏力の
うち大きい値に基づいて決定された駆動力を出力するよ
うにモータを制御し動力を補助することを特徴とする電
動補助動力装置付自転車。
【請求項６】請求項１ないし請求項５記載の発明におい
て、車速検出手段と、車速が大きくなるにつれて少ない
標本決定数を記憶した標本テーブルとを設け、車速が大
きくなるにつれて少ない標本数に基づいて移動平均値を
算出するとともに、車速検出手段からの車速と前記算出
された移動平均値に基づいて駆動力を決定することを特
徴とする電動補助動力装置付自転車。