特許 6415809 駆動ユニット及び電動補助自転車

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6415809

(24)【登録日】2018年10月12日

(45)【発行日】2018年10月31日

(54)【発明の名称】駆動ユニット及び電動補助自転車

(51)【国際特許分類】

   B62M 6/45 20100101AFI20181022BHJP

   B62M 6/70 20100101ALI20181022BHJP

【ＦＩ】

   B62M6/45

   B62M6/70

【請求項の数】9

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-252301(P2013-252301)

(22)【出願日】2013年12月5日

(65)【公開番号】特開2014-139067(P2014-139067A)

(43)【公開日】2014年7月31日

【審査請求日】2016年10月28日

(31)【優先権主張番号】特願2012-275150(P2012-275150)

(32)【優先日】2012年12月17日

(33)【優先権主張国】JP

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000010076

【氏名又は名称】ヤマハ発動機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104444

【弁理士】

【氏名又は名称】上羽 秀敏

(74)【代理人】

【識別番号】100132506

【弁理士】

【氏名又は名称】山内 哲文

(72)【発明者】

【氏名】有宗 伸泰

(72)【発明者】

【氏名】神谷 諭

(72)【発明者】

【氏名】根来 正憲

【審査官】 米澤 篤

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−７６５７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−４１３５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１６７１６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６２Ｍ ６／４５ − ６／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

運転者のペダル踏力を電動モータの駆動力によってアシストする駆動ユニットであって、
ペダルが接続されるクランク軸と、
前記クランク軸の回転角度を検出するクランク回転検出部と、
前記クランク軸に発生するトルクを検出するトルク検出部と、
前記クランク回転検出部で検出された回転角度が所定の回転角度の範囲にある間に前記トルク検出部によって検出されるトルクの最大値と最小値の差を算出することにより求められるトルクの振幅に基づいて、アシスト制御を停止するアシスト制御停止部とを備える、駆動ユニット。

【請求項2】

請求項１に記載の駆動ユニットにおいて、
前記アシスト制御停止部は、
前記トルクの振幅を算出するトルク振幅算出部と、
前記トルク振幅算出部によって求められたトルクの振幅が閾値以下の場合にアシスト制御の停止を判定するアシスト停止判定部とを備える、駆動ユニット。

【請求項3】

請求項２に記載の駆動ユニットにおいて、
前記所定の回転角度の範囲は、基準となる角度位置から所定の角度位置までの角度範囲であって、当該角度範囲において、クランク軸に生じるペダル踏力がクランク軸の回転角度に応じて変動可能な角度範囲である、駆動ユニット。

【請求項4】

請求項２又は３に記載の駆動ユニットにおいて、
前記クランク軸の回転角度を検出するクランク回転検出部と、
前記クランク回転検出部によって検出されたクランク軸の回転角度ごとに、前記トルク検出部によって検出されたトルクを記憶する記憶部とをさらに備え、
前記トルク振幅算出部は、前記記憶部に記憶されているトルクのうち最大値と最小値との差を、前記トルクの振幅として算出可能に構成されている、駆動ユニット。

【請求項5】

請求項４に記載の駆動ユニットにおいて、
前記記憶部は、前記トルク検出部によって検出されたトルクのうち、前記所定の回転角度の範囲に対応するトルクを記憶可能に構成されている、駆動ユニット。

【請求項6】

請求項２から５のいずれか一つに記載の駆動ユニットにおいて、
前記閾値は、前記クランク軸にトルクが生じていないときの前記トルク検出部の出力の変動幅を下限とする、駆動ユニット。

【請求項7】

請求項１〜６のいずれか１つに記載の駆動ユニットにおいて、
前記アシスト制御停止部は、前記クランク回転検出部で検出された回転角度が所定の回転角度の範囲にある間に前記トルク検出部によって検出されるトルクの振幅に基づいて、前記ペダルの踏み込み停止を判定してアシスト制御を停止する、駆動ユニット。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか一つに記載の駆動ユニットにおいて、
前記所定の回転角度の範囲は１８０度以上である、駆動ユニット。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか一つに記載の駆動ユニットを搭載した電動補助自転車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、運転者のペダル踏力を電動モータの駆動力によってアシストする駆動ユニット、及び電動補助自転車に関する。

【背景技術】

【0002】

ペダルとともに回転するクランク軸に発生するトルクをトルク検出部によって検出し、その検出結果を用いて電動モータを制御することにより、運転者のペダル踏力をアシストする電動補助自転車が知られている。このような電動補助自転車では、例えば特許文献１に開示されるように、トルクの変動幅を検出して、その変動幅が所定の幅よりも小さい状態が所定時間以上、継続している場合に、アシスト制御を停止する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第３１０８３１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上述の特許文献１に開示されている構成において、アシスト制御を停止する基準となる前記所定時間を短く設定した場合、クランク回転速度が低い走行状態では、断続的にアシスト停止の基準を満たして、アシスト制御が頻繁に停止する可能性がある。一方、前記所定時間を長く設定した場合には、運転者がペダルを踏み込むのを停止してからアシスト停止までの時間が長くなる。

【0005】

このように、特許文献１の構成のように所定の状態が継続する時間に基づいてアシスト停止を判定する場合、アシスト制御を停止する基準となる前記所定時間の長さによって、アシスト制御が断続的に停止したり、停止するタイミングに大きなばらつきが生じたりする。よって、このような構成では、運転者に違和感を与える可能性がある。

【0006】

そのため、本発明は、運転者に違和感を与えることなくアシスト制御を停止可能な駆動ユニット、及び電動補助自転車を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段および発明の効果】

【0007】

本発明の一実施形態に係る駆動ユニットは、運転者のペダル踏力を電動モータの駆動力によってアシストする駆動ユニットである。駆動ユニットは、ペダルが接続されるクランク軸と、前記クランク軸に発生するトルクを検出するトルク検出部と、前記クランク軸が所定の回転角度の範囲を回転する間に前記トルク検出部によって検出されるトルクの振幅を求めるトルク振幅算出部と、前記トルク振幅算出部によって求められたトルクの振幅が閾値以下の場合にアシスト制御を停止するアシスト制御停止部とを備える。

【0008】

本発明の一実施形態に係る駆動ユニットでは、どのような走行状態でも運転者に違和感を与えることなくアシスト制御を精度良く停止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、電動補助自転車の概略構成を示す右側面図である。

【図2】図２は、電動補助自転車の駆動ユニット及び従動スプロケットの概略構成を示す図である。

【図3】図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

【図4】図４は、電動補助自転車の動力伝達及び信号伝達の経路を模式的に示すブロック図である。

【図5】図５は、電動補助自転車のアシスト制御停止部の概略構成を示すブロック図である。

【図6】図６は、電動補助自転車のクランク軸の回転角度とペダル踏力との関係の一例を示す図である。

【図7】図７は、電動補助自転車のアシスト停止判定フローを示す図である。

【図8】図８は、電動補助自転車のメモリにペダル踏力を記憶する際のフローを示す図である。

【図9】図９は、電動補助自転車のメモリの記憶領域を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図中の構成部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各構成部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。

【0011】

以下の説明において、前方、後方、左方及び右方は、ハンドル２３を握りつつ電動補助自転車１のシート２４に着座した運転者から見た前方、後方、左方及び右方を意味する。

【0012】

（電動補助自転車の全体構成）
図１に、一実施形態に係る電動補助自転車１の概略構成を示す。図２に、電動補助自転車１の駆動ユニット４０及び従動スプロケット４５の概略構成を示す。この電動補助自転車１は、後述するように、運転者がペダル３３，３４（図１参照）を踏み込むことにより得られるペダル踏力を、電動モータ６１（図３参照）から出力される駆動力によってアシストする。すなわち、電動補助自転車１は、一般的な自転車の構成に加えて、ペダル踏力をアシストするための駆動機構を有する。

【0013】

図１に示すように、電動補助自転車１は、前後方向に延びる車体フレーム１１を有する。また、電動補助自転車１は、前輪２１、後輪２２、ハンドル２３、シート２４及び駆動ユニット４０を有する。

【0014】

車体フレーム１１は、ヘッドパイプ１２、ダウンフレーム１３、シートフレーム１４、ブラケット１５（図２参照）、一対のチェーンステイ１６及び一対のシートステイ１７を有する。図１に示すように、ヘッドパイプ１２は、電動補助自転車１の前部に配置される。ヘッドパイプ１２には、後方に延びるダウンフレーム１３の前方側が接続されている。シートフレーム１４は、ダウンフレーム１３の後方側に接続されていて、該ダウンフレーム１３の後端部から上方且つ斜め後方に向かって延びている。

【0015】

図２に示すように、ブラケット１５は、ダウンフレーム１３の後方側に取り付けられている。ブラケット１５の後方側には、後輪２２を左右から挟むように一対のチェーンステイ１６が接続されている。図１に示すように、一対のシートステイ１７は、それぞれ、一方の端部が各チェーンステイ１６に接続されている。また、一対のシートステイ１７は、それぞれ、他方の端部がシートフレーム１４に接続されている。

【0016】

ヘッドパイプ１２には、ハンドルステム２５が回転自在に挿入されている。ハンドルステム２５の上端部には、ハンドル２３が固定される。ハンドルステム２５の下端部には、フロントフォーク２６が固定される。フロントフォーク２６の下端部には、前輪２１が車軸２７によって回転可能に支持されている。

【0017】

円筒状のシートフレーム１４の内方には、シートパイプ２８が挿入されている。シートパイプ２８の上端部には、シート２４が設けられている。

【0018】

図１及び図２に示すように、一対のチェーンステイ１６の後端部には、後輪２２が車軸２９によって回転可能に支持されている。後輪２２の右側には、車軸２９と同軸に従動スプロケット４５が設けられている。従動スプロケット４５は、一方向クラッチ９２（図４参照）を介して後輪２２に連結される。

【0019】

図２に示すように、ブラケット１５には、複数の締結金具３０によって駆動ユニット４０が固定される。駆動ユニット４０の構成については後述する。図１及び図２に示すように、駆動ユニット４０の後述する駆動スプロケット４２と後輪２２に設けられた従動スプロケット４５とには、無端状のチェーン４６が巻き掛けられている。駆動ユニット４０及びチェーン４６を覆うように、車体フレーム１１にチェーンカバー４７が取り付けられている（図１参照）。チェーンカバー４７は、メインカバー４８及びサブカバー４９を有する。メインカバー４８は、駆動スプロケット４２の右方を覆いつつ前後方向に延びている。サブカバー４９は、駆動ユニット４０の後部の右方を覆う。

【0020】

図１に示すように、後述する駆動ユニット４０のクランク軸４１の両端部には、クランクアーム３１，３２が取り付けられている。クランクアーム３１，３２の先端部には、それぞれ、ペダル３３，３４が取り付けられている。

【0021】

図１に示すように、シートフレーム１４の後方には、後述する駆動ユニット４０の電動モータ６１に電力を供給するためのバッテリユニット３５が配置されている。バッテリユニット３５は、図示しないバッテリ及び電池制御部を有する。バッテリは、充放電可能な充電池である。電池制御部は、バッテリの充放電を制御するとともに、該バッテリの出力電流及び残容量等を監視する。

【0022】

図３は、駆動ユニット４０の概略構成を示す断面図である。この図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

【0023】

図３に示すように、駆動ユニット４０は、本体部５１、クランク軸４１、駆動スプロケット４２、駆動力発生部６０、補助スプロケット４３、チェーンテンショナ８６及び制御装置１００（図１及び図４参照）を有する。

【0024】

本体部５１は、左右から互いに組み合わされる第１ケース部５２及び第２ケース部５３を有する。第１ケース部５２と第２ケース部５３とは、複数の締結金具５４によって互いに固定されている（図２及び図３参照）。本体部５１は、上述の締結金具３０によって、ブラケット１５に取り付けられている。

【0025】

図３に示すように、クランク軸４１は、本体部５１を左右方向に貫通するとともに、該本体部５１の前端部に回転可能に支持されている。クランク軸４１は、第１ケース部５２及び第２ケース部５３に対して、複数の軸受を介して回転可能に支持されている。クランク軸４１の一方側には、該クランク軸４１と一体で回転する略円筒状のインナー部材５５ａが設けられている。上述のようにクランク軸４１の両端部にはクランクアーム３１，３２が接続されているため、運転者がペダル３３，３４を踏み込むことにより、クランク軸４１が回転する。

【0026】

駆動スプロケット４２は、インナー部材５５ａの外周面の右端部に取り付けられる。クランク軸４１、インナー部材５５ａ及び駆動スプロケット４２は、互いに同軸に配置される。

【0027】

クランク軸４１の軸方向中央部分には、該クランク軸４１と同軸状に略円筒状の回転部材５６が配置される。回転部材５６の右端部は、円筒形状の滑り軸受７１を介してクランク軸４１に支持されている。回転部材５６の左端部は、例えばスプライン構造によってクランク軸４１に接続されている。これにより、回転部材５６は、クランク軸４１と一体で回転する。

【0028】

回転部材５６と同軸にトルク検出部５７が配置されている。トルク検出部５７は、たとえば磁歪式のトルクセンサを含む。トルク検出部５７が磁歪式のトルクセンサの場合、トルク検出部５７は、回転部材５６の外周面に対向して配置されるコイルを有する。このような構成のトルク検出部５７は、回転部材５６の歪みをコイルの電圧変化として検出することにより、クランク軸４１のトルクを検出する。トルク検出部５７は、検出したトルクに応じた信号を、後述する制御装置１００（図４参照）に出力する。制御装置１００は、トルク検出部５７から出力された信号に基づいて後述の電動モータ６１を制御する。なお、トルク検出部５７は、トルクを検出可能な構成であれば、磁歪式のトルクセンサ以外の構成を有していてもよい。

【0029】

回転部材５６とインナー部材５５ａとを連結するように、一方向クラッチ５５（クランク側一方向クラッチ）の略円筒状のアウター部材５５ｂがクランク軸４１と同軸に配置されている。アウター部材５５ｂの左端部と回転部材５６の右端部とは、例えばスプライン構造によって接続される。これにより、アウター部材５５ｂは、回転部材５６と一体で回転する。

【0030】

アウター部材５５ｂの右端部とインナー部材５５ａの左端部とは、アウター部材５５ｂからインナー部材５５ａに一方向の回転力のみが伝達されるように、例えばラチェット構造によって接続される。これにより、アウター部材５５ｂからインナー部材５５ａに、前転方向（右側から見て時計回りの方向）の回転力が伝達される。しかしながら、アウター部材５５ｂからインナー部材５５ａに、後転方向（右側から見て反時計回りの方向）の回転力は伝達されない。

【0031】

この構成により、運転者が電動補助自転車１を前進させるようにペダル３３，３４を踏み込んでクランク軸４１を回転させた場合には、運転者のペダル踏力がクランク軸４１から回転部材５６及びアウター部材５５ｂを介してインナー部材５５ａに伝達される。したがって、インナー部材５５ａ及び駆動スプロケット４２が前転する。一方、運転者がクランク軸４１を後転させた場合、その回転はアウター部材５５ｂからインナー部材５５ａに伝達されない。したがって、インナー部材５５ａ及び駆動スプロケット４２は後転しない。

【0032】

図３に示すように、一方向クラッチ５５のアウター部材５５ｂの外周面上には、略円筒形状の磁石５８ａが配置されている。この磁石５８ａの外周面の一部と対向する位置に、ホール素子を備えたエンコーダ５８ｂが配置されている。エンコーダ５８ｂは、樹脂製の支持部材５８ｃによって、第２ケース部５３の内面上に保持されている。エンコーダ５８ｂは、アウター部材５５ｂの外周面上に配置された磁石５８ａによる磁界の変化を検出する。これにより、アウター部材５５ｂが接続されたクランク軸４１の回転を検出することが可能になる。すなわち、磁石５８ａ及びエンコーダ５８ｂによって、クランク軸４１の回転を検出するクランク回転検出部５８が構成される。このクランク回転検出部５８は、磁石５８ａの磁界の変化をエンコーダ５８ｂが検出すると、パルス信号を出力する。なお、クランク回転検出部５８は、例えばクランク軸４１の回転角度が５度の間隔でパルス信号を出力する。

【0033】

駆動力発生部６０は、第１ケース部５２及び第２ケース部５３内に、クランク軸４１よりも後方に配置されている。駆動力発生部６０は、電動モータ６１、出力軸８１及びギア８２を有する。

【0034】

電動モータ６１は、後述する制御装置１００から出力される制御信号に基づいて電動補助自転車１の走行をアシストするための駆動力を発生する。また、電動モータ６１は、アシストモードに応じて電動補助自転車１の走行をアシストする駆動力を変化させるように、制御される。

【0035】

電動モータ６１は、ステータ６２、ロータ６３及び回転軸６４を有する。ステータ６２は、第２ケース部５３に固定されている。第２ケース部５３には、電動モータ６１の左側を覆うように、モータカバー６５が取り付けられている。回転軸６４は、ロータ６３を貫通しているとともに該ロータ６３に固定されている。回転軸６４は、転がり軸受６６，６７を介して、第２ケース部５３及びモータカバー６５に回転可能に支持されている。回転軸６４の右端部には、ギア溝６４ａが形成されている。

【0036】

なお、特に図示しないが、電動モータ６１の近傍には、後述する制御装置１００が配置されている。本実施形態では、電動モータ６１の近傍に制御装置１００を配置しているが、この限りではなく、制御装置１００を他の場所に配置してもよい。

【0037】

また、特に図示しないが、電動モータ６１には、ロータ６３の回転を検出するためのモータ回転検出部６８（図４参照）が設けられている。このモータ回転検出部６８は、電動モータ６１のロータ６３の回転を検出するエンコーダを有する。

【0038】

図３に示すように、出力軸８１は、クランク軸４１よりも後方の位置で、本体部５１に回転可能に支持されている。具体的には、出力軸８１は、転がり軸受８３，８４を介して第１ケース部５２及び第２ケース部５３に回転可能に支持されている。

【0039】

ギア８２は、転がり軸受８３と転がり軸受８４との間に、出力軸８１と同軸に配置されている。ギア８２は、電動モータ６１の回転軸６４に形成されたギア溝６４ａと噛み合っている。これにより、電動モータ６１で発生した駆動力が回転軸６４からギア８２に伝達されて、該ギア８２が回転する。この実施形態では、回転軸６４が前転するように、電動モータ６１が配置される。したがって、ギア８２は、回転軸６４から伝達される駆動力によって後転する。

【0040】

ギア８２と出力軸８１との間には、一方向クラッチ８５（モータ側一方向クラッチ）が設けられている。一方向クラッチ８５は、ギア８２から出力軸８１に後転方向の回転力を伝達するが、前転方向の回転力を伝達しないように構成されている。

【0041】

補助スプロケット４３は、出力軸８１の右端部に、該出力軸８１と同軸に配置されている。補助スプロケット４３と出力軸８１とは、例えばスプライン構造によって互いに接続される。これにより、駆動力発生部６０で発生した駆動力が出力軸８１から補助スプロケット４３に伝達される。よって、補助スプロケット４３が後転する。

【0042】

チェーンテンショナ８６は、第１ケース部５２の右側面の後端部に配置されている。チェーンテンショナ８６は、図２に示すように、一端側が引張バネ８７を介して第１ケース部５２に接続されている。また、チェーンテンショナ８６は、他端側が支持ボルト８８によって第１ケース部５２に対して回転可能に接続されている。チェーンテンショナ８６には、支持ボルト８９に対して回転可能なテンションスプロケット９０が設けられている。このテンションスプロケット９０には、該テンションスプロケット９０を後方に押すようにチェーン４６（動力伝達部材）が巻き掛けられる。したがって、チェーン４６は、チェーンテンショナ８６によって、適度なテンションに調整される。

【0043】

制御装置１００は、電動補助自転車１のアシスト制御を行う。図４に示すように、制御装置１００は、ペダル踏力検知部１０１、モータ回転速度検知部１０２、補助力演算部１０３、モータ制御部１０４、メモリ１０５及びアシスト制御停止部１０６を有する。制御装置１００の詳しい構成については後述する。

【0044】

（電動補助自転車のアシスト制御）
図４に、電動補助自転車１において、電動モータ６１によるアシスト制御を行う際の信号の授受及び動力の伝達をブロック図で示す。この図４では、アシスト制御を行う際の信号の授受を破線矢印によって示すととともに、動力の伝達を実線矢印で示す。なお、図４中の符号のうち、図１から図３に示す符号と同一の符号は、電動補助自転車１における同一の構成を示す。

【0045】

電動補助自転車１におけるアシスト制御は、制御装置１００によって、運転者のペダル踏力に応じて電動モータ６１を駆動制御することによって実現される。すなわち、制御装置１００は、クランク軸４１のトルクを検出するトルク検出部５７から出力される信号に基づいて、運転者のペダル踏力を検知する。また、制御装置１００は、検知したペダル踏力に応じて電動モータ６１の出力を制御する。さらに、制御装置１００は、クランク軸４１が１回転の半周分を回転する間のペダル踏力の振幅を求めるとともに、該ペダル踏力の振幅に応じてアシスト制御を停止する。

【0046】

上述のとおり、制御装置１００は、ペダル踏力検知部１０１、モータ回転速度検知部１０２、補助力演算部１０３、モータ制御部１０４、メモリ１０５（記憶部）及びアシスト制御停止部１０６を有する。

【0047】

ペダル踏力検知部１０１は、トルク検出部５７の検出結果に基づいて、運転者のペダル踏力（トルク）を求める。モータ回転速度検知部１０２は、モータ回転検出部６８によって検出された電動モータ６１の回転に基づいて、該電動モータ６１の回転速度を求める。

【0048】

補助力演算部１０３は、ペダル踏力検知部１０１によって検知されたペダル踏力に基づいて、電動モータ６１に要求される駆動力（補助力）を求める。また、補助力演算部１０３は、後述するアシスト制御停止部１０６がアシスト制御の停止を判定した場合に、アシスト制御を停止するように、電動モータ６１の駆動力を算出する。

【0049】

また、補助力演算部１０３は、アシスト制御を行う際のアシストモードに応じて、電動モータ６１の駆動力を算出する。詳しい説明は省略するが、電動補助自転車１は、要求される電動モータ６１の駆動力に応じて、例えば、“強”、“標準”、“オートエコ”及び“切”の４つのアシストモードを有する。

【0050】

モータ制御部１０４は、補助力演算部１０３によって求められた必要な駆動力を電動モータ６１が出力するように、該電動モータ６１の駆動を制御する。また、モータ制御部１０４は、モータ回転速度検知部１０２で検出された電動モータ６１の回転速度に応じて、電動モータ６１の駆動を制御する。

【0051】

メモリ１０５は、クランク回転検出部５８によって検出されたクランク軸４１の回転角度に対応したペダル踏力を記憶する。すなわち、メモリ１０５には、クランク回転検出部５８から出力されるパルス信号が入力されるとともに、ペダル踏力検知部１０１から出力されるペダル踏力が入力される。メモリ１０５では、パルス信号に対応するようにペダル踏力を記憶する。

【0052】

メモリ１０５には、ペダル踏力検知部１０１から出力されるペダル踏力のうち、クランク軸４１の１回転の半周分（回転角度で１８０度分）のペダル踏力が記憶される。メモリ１０５に記憶されるペダル踏力は、例えばクランク軸４１の回転角度で５度毎である。なお、メモリ１０５は、クランク軸４１の回転角度で１８０度以上のペダル踏力を記憶可能に構成されていてもよい。

【0053】

メモリ１０５は、例えばバッファが理論的に環状に繋がった、いわゆるリングバッファである。メモリ１０５の各記憶領域には、クランク軸４１の所定の回転角度毎（パルス信号毎）のペダル踏力が記憶される。

【0054】

図９に、メモリ１０５の記憶領域を模式的に示す。メモリ１０５は、複数の記憶領域の中から書き込む領域を指定するためのポインタを有する。クランク軸４１が正回転（電動補助自転車１が前進する際の回転）する場合には、メモリ１０５の各記憶領域に書き込むためのポインタが進む（図９の黒矢印）。一方、クランク軸４１が逆回転（正回転とは逆方向に回転）する場合には、メモリ１０５の各記憶領域に書き込むためのポインタが戻る（図９の黒矢印）。これにより、クランク回転検出部５８から出力されるパルス信号に応じて各記憶領域にペダル踏力が記憶される。また、リングバッファであるメモリ１０５には、クランク軸４１の回転に伴って、常に新しいペダル踏力が記憶される。なお、図９では、メモリ１０５に記憶されるペダル踏力のサンプリング間隔をクランク軸４１の回転でａ度としている。

【0055】

アシスト制御停止部１０６は、メモリ１０５に記憶されているクランク軸４１の１回転の半周分のペダル踏力から求められる踏力振幅に基づいて、アシスト制御を停止するかどうかを判定する。なお、図６に示すように、運転者がペダル３３，３４を踏み込んだ際にクランク軸４１に生じるペダル踏力は、該クランク軸４１の回転角度に応じて変動する。

【0056】

詳しくは、アシスト制御停止部１０６は、クランク軸４１の１回転の半周分のペダル踏力の振幅が閾値以下の場合に、アシスト制御を停止すると判定する。このように、所定時間内の踏力振幅ではなく、クランク軸４１の１回転の半周分での踏力振幅に基づいてアシスト制御の停止を判定することで、アシスト停止の判定は、従来技術のように所定時間の長さやクランク軸４１の回転速度の影響を受けない。これにより、アシスト停止判定の精度を高めることができる。したがって、アシスト制御の頻繁な停止や、ペダル３３，３４の踏み込み停止からアシスト停止までの時間遅れなどの違和感を運転者に与えるのを防止できる。

【0057】

図５に示すように、アシスト制御停止部１０６は、踏力振幅算出部１１１（トルク振幅算出部）、踏力振幅比較部１１２及びアシスト停止判定部１１３を有する。

【0058】

踏力振幅算出部１１１は、メモリ１０５内に記憶されているクランク軸４１の１回転の半周分（１８０度）のペダル踏力に基づいて、ペダル踏力の最大値と最小値とから踏力振幅を求める。詳しくは、踏力振幅算出部１１１は、クランク軸４１の現在の回転角度（基準となる角度位置）から１８０度前までの回転角度の範囲（所定の角度範囲）のペダル踏力を、メモリ１０５から読み出す。そして、踏力振幅算出部１１１は、読み出したペダル踏力を用いて、ペダル踏力の最大値と最小値との差を算出することにより、踏力振幅を求める。

【0059】

このように、踏力振幅算出部１１１によって、クランク軸４１の回転角度で１８０度分のペダル踏力を用いて踏力振幅を算出することで、図６に示すように、回転角度が１８０度の範囲に含まれるペダル踏力の最小値及び最大値を用いてより正確な踏力振幅を求めることができる。しかも、上述のように、回転角度で１８０度分のペダル踏力を用いて踏力振幅を算出することで、より正確な踏力振幅を、回転角度で１８０度以上の範囲のペダル踏力を用いて算出する場合に比べて迅速且つ小さい計算負荷で求めることができる。

【0060】

踏力振幅比較部１１２は、踏力振幅算出部１１１によって求められたペダル踏力の振幅が閾値以下であるかどうかを判定する。この閾値は、クランク軸４１の無負荷回転時におけるトルク検出部５７の出力の変動幅が下限になるように設定される。なお、閾値は、運転者がペダル３３，３４を踏み込んでいると判定される最低踏力振幅以下がより好ましい。踏力振幅比較部１１２は、踏力振幅算出部１１１によって求められた踏力振幅が閾値以下の場合に、アシスト停止判定部１１３に信号を出力する。

【0061】

アシスト停止判定部１１３は、踏力振幅比較部１１２から信号が出力されると、アシスト制御を停止すると判定する。アシスト停止判定部１１３は、アシスト制御を停止すると判定した場合に、補助力演算部１０３に対して停止信号を出力する。

【0062】

（アシスト停止判定）
次に、上述のような構成を有する電動補助自転車１において、アシスト制御停止部１０６がアシスト制御を停止すると判定するアシスト停止判定を、図７に示すフローに基づいて説明する。

【0063】

図７に示すようなアシスト停止判定フローがスタートする（スタート）と、まず、ステップＳＡ１において、踏力振幅算出部１１１によって、メモリ１０５から読み出したペダル踏力に基づいて、踏力振幅を算出する。具体的には、ステップＳＡ１では、踏力振幅算出部１１１は、メモリ１０５に記憶されているクランク軸４１の１回転の半周分のペダル踏力を読み出して、それらのペダル踏力のうちの最大値と最小値との差を計算することにより、踏力振幅を求める。

【0064】

続くステップＳＡ２では、ステップＳＡ１で算出した踏力振幅が、閾値以下であるかどうかを判定する。ステップＳＡ２において、踏力振幅が閾値以下であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳＡ３に進んで、アシスト停止判定部１１３によって、アシスト制御を停止する判定（アシスト停止判定）を行う。一方、踏力振幅が閾値よりも大きいと判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳＡ４に進んで、アシスト制御を継続する判定（アシスト継続判定）を行う。

【0065】

ステップＳＡ３，ＳＡ４でそれぞれ判定を行った後、このフローを終了する（エンド）。

【0066】

このように、クランク軸４１の１回転の半周分のペダル踏力から振幅を求め、該振幅に基づいてアシスト停止判定を行うことで、判定時間の長さやクランク軸４１の回転速度の影響を受けることなく、精度の良いアシスト停止判定が可能になる。

【0067】

（ペダル踏力の記憶制御）
既述のように、メモリ１０５には、クランク軸４１が１回転の半周分を回転する間にペダル踏力検知部１０１によって検知されたペダル踏力が記憶されている。このメモリ１０５は、例えばリングバッファであり、各記憶領域に回転角度毎（クランク回転検出部５８から出力されるパルス信号毎）のペダル踏力が記憶される。

【0068】

以下で、メモリ１０５にペダル踏力を記憶する際のフローを、図８を用いて説明する。なお、図８のフローは、クランク回転検出部５８からパルス信号が出力された際にスタートする。

【0069】

図８に示すフローがスタートする（スタート）と、ステップＳＢ１で、制御装置１００は、クランク回転検出部５８の検出結果に基づいてクランク軸４１が正回転したかどうかを判定する。このクランク軸４１の正回転の検出は、例えば、クランク回転検出部５８から出力されるパルス信号の位相差等を考慮することにより実現可能である。

【0070】

ステップＳＢ１において、クランク軸４１は正回転をしていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳＢ２に進んで、メモリ１０５のポインタを進める。一方、クランク軸４１は正回転していないと判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳＢ３に進んでメモリ１０５のポインタを戻す。

【0071】

ステップＳＢ２，ＳＢ３でメモリ１０５のポインタを移動させた後、ステップＳＢ４でポインタの位置する記憶領域にペダル踏力を保存する。その後、このフローを終了する（エンド）。

【0072】

このように、クランク軸４１の回転に応じてメモリ１０５のポインタの位置を変えて、該ポインタが位置する記憶領域にペダル踏力を保存することにより、クランク軸４１の回転角度に応じてペダル踏力をメモリ１０５に記憶することができる。

【0073】

本実施形態では、電動補助自転車１は、ペダル３３，３４が接続されるクランク軸４１と、クランク軸４１に発生するトルクを検出するトルク検出部５７と、クランク軸４１が所定の回転角度の範囲を回転する間にトルク検出部５７によって検出されるトルクの振幅に基づいて、アシスト制御を停止するアシスト制御停止部１０６とを備える。

【0074】

これにより、クランク軸４１が所定の回転角度の範囲（１回転の半周分）を回転する際のペダル踏力の振幅を用いて、アシスト停止判定を行うことができる。よって、判定時間の長さやクランク軸４１の回転速度の影響を受けることなく、精度良くアシスト制御を停止可能な構成を実現できる。

【0075】

本実施形態では、アシスト制御停止部１０６は、トルクの振幅を算出する踏力振幅算出部１１１と、踏力振幅算出部１１１によって求められたトルクの振幅が閾値以下の場合にアシスト制御の停止を判定するアシスト停止判定部１１３とを備える。

【0076】

これにより、クランク軸４１が所定の回転角度の範囲を回転する際のペダル踏力の振幅を用いてアシスト停止判定を行う構成を、実現できる。

【0077】

本実施形態では、電動補助自転車１は、クランク軸４１の回転角度を検出するクランク回転検出部５８と、クランク回転検出部５８によって検出されたクランク軸４１の回転角度ごとに、トルク検出部５７によって検出されたトルクを記憶するメモリ１０５とをさらに備える。踏力振幅算出部１１１は、メモリ１０５に記憶されているトルクのうち最大値と最小値との差を、前記トルクの振幅として算出可能に構成されている。

【0078】

これにより、メモリ１０５に、クランク軸４１が所定の回転角度の範囲を回転する際のペダル踏力を記憶できるため、該所定の回転角度の範囲での踏力振幅を容易に算出することができる。したがって、クランク軸４１が所定の回転角度の範囲を回転する際のペダル踏力の振幅を用いてアシスト停止判定を行う構成を、容易に実現できる。

【0079】

本実施形態では、メモリ１０５は、トルク検出部５７によって検出されたトルクのうち、所定の回転角度の範囲に対応するトルクを記憶可能に構成されている。これにより、メモリ１０５に記憶されている前記所定の回転角度の範囲での踏力振幅に基づいて、アシスト停止判定を行うことができる。

【0080】

本実施形態では、前記閾値は、クランク軸４１の無負荷回転時におけるトルク検出部５７の出力の変動幅を下限とする。クランク軸４１にトルクが生じていないときのトルク検出部５７の変動幅以上の値を閾値に設定することで、クランク軸４１にトルクが生じていないときの踏力振幅をより確実に検出することができる。したがって、精度良くアシスト制御を停止することができる。

【0081】

本実施形態では、前記所定の回転角度の範囲は、範囲一定で、位相が変化可能な角度範囲である。しかも、前記所定の回転角度の範囲における位相は、ペダル３３，３４の回転に同期して変化する。すなわち、メモリ１５０には、ペダル３３，３４の回転に伴って新規にトルク検出部５７によって検出されたトルクを記憶するとともに、最も古いトルクの記憶値を消去する。これにより、メモリ１５０に記憶されているトルクの記憶値を常に最新の所定角度範囲内のトルクの値にすることができる。

【0082】

本実施形態では、前記所定の回転角度の範囲は１８０度以上である。踏力（トルク）は、クランク軸４１の回転角度の範囲が１８０度以上で、最小値及び最大値を含む。したがって、前記所定の回転角度の範囲を１８０度以上とすることで、より正確な踏力振幅を求めることが可能になる。よって、アシスト制御の停止判定をより精度良く行うことが可能になる。

【0083】

（その他の実施形態）
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

【0084】

前記実施形態では、メモリ１０５としてリングバッファを用いている。しかしながら、クランク軸４１の回転角度毎のペダル踏力を記憶可能な構成であれば、他の構成のメモリであってもよい。

【符号の説明】

【0085】

１ 電動補助自転車
３３，３４ ペダル
４０ 駆動ユニット
４１ クランク軸
５７ トルク検出部
５８ クランク回転検出部
６１ 電動モータ
１０５ メモリ（記憶部）
１０６ アシスト制御停止部
１１１ 踏力振幅算出部（トルク振幅算出部）
１１３ アシスト停止判定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】