CN1095984C - 传感器和驱动力辅助装置及其转矩传感器零点调整机构 - Google Patents

Abstract

本发明的带磁体和磁检测元件的传感器具备检测轴、固定于该轴的检测圆板、固定于该圆板外圆周边缘的磁性片、把该磁性片夹于规定形状的间隙中的轭铁，以及分别固定于该轭铁的磁体和磁检测元件。该传感器用于驱动力辅助装置。该辅助装置具备转矩传感器、检测该装置行驶速度的车速检测手段、使用电动机的辅助动力手段。该车速检测手段根据转子旋转位置检测手段得到的旋转位置信号检测上述行驶速度。转矩传感器具备修正输出电压，自动调整零点的机构。

Description

传感器和驱动力辅助装置及其 转矩传感器零点调整机构

技术领域

本发明涉及具备磁体和磁检测元件，检测被测物体的旋转角度的传感器、使用该传感器的电动自行车等的驱动力辅助装置，以及该驱动力辅助装置的转矩传感器零点调整装置。

背景技术

检测旋转角度的传感器，历来熟知使用电位计的。

这种使用电位计的传感器由于是接触式的，传感器无奈由于摩檫而缩短寿命。

近来，随着性质优异的磁体的开发，使用磁检测元件的非接触式传感器用途多样化。这种使用磁体和磁检测元件的传感器由于是非接触式的，有可能谋求长寿命，而且由于不使用使成本较高的电位计，可以谋求降低成本。

在借助应用磁检测元件的非接触式传感器检测旋转角度时，由磁检测元件以磁学方法检测角度，在这时，最好是可靠地确保磁体和磁检测元件之间的空气隙，将磁路的磁通引导到一定的方向上，以构成稳定的磁路。而且，这种传感器要求防止零部件性能和制作误差引起的精度下降，提高可靠性。

所以本发明提出能够可靠地确保磁体和磁检测元件之间的空气隙，将磁路的磁通引导到一定的方向上，以构成稳定的磁路，而且能够提高可靠性的传感器。

近年来，使用电动机助动的电动自行车很受注意。这种电动自行车在通常的自行车上装载电动机和为该电动机提供电源的电池电源，根据人力驱动力的情况增加规定的电动机辅助动力，减轻人力驱动负荷。在日本国内，根据法律规定，该电动机的辅助动力不得超过人力驱动力，而且规定在行驶速度为15千米/小时以下的情况下可有100％的辅助动力，而在高于15千米/小时的情况下则逐渐减少，在24千米/小时以上即控制使电动机停止辅助动力输出，即根据行驶速度规定相应的辅助动力比例。

这样的电动自行车，如图54所示，基本上根据具备在电动自行车1的车架前后的前轮4和后轮5，以脚踏力驱动后轮5的通常的自行车为基础构成。而且，在日本工业标准(JIS)中，车架中2表示的称为主管，2d称为立管，本说明书也沿用JIS标准的表示。

该辅助驱动手段J由与车轴垂直，而且配设于车身的宽度方向的大致中央附近的电动机M、使该电动机的旋转驱动力变换到车轴的旋转方向，同时进行减速的动力传递装置(图示省略)，以及把该减速的电动机旋转驱动力合成到人力驱动力的通常的驱动系统中，同时在人力驱动力单独驱动时把电动机驱动系统从通常的驱动系统中分离开来的合成机构(图示省略)构成。电动机驱动系统由以电动机M作为驱动源的动力传递装置进行旋转驱动，该电动机M由电气动力装置提供电源。即该电气动力装置由使用多个蓄电池的电池电源部、稳定地提供电力的电源电路部、行驶用电动机、直接控制该电动机旋转的电动机驱动电路，以及向该电动机驱动电路输出速度指令值的控制电路构成。而且，该电动机产生的旋转驱动力追加于已有的通常的驱动系统，通过该传递装置传递给行驶车轮使自行车行驶。

检测这样的人力驱动力的方法已知有根据加在行星齿轮的齿轮上的反作用力检测人力驱动力的大小的方法(例如日本专利特开平4-358987号)。

但是，在上述已有的自行车中，所述人力驱动力的检测是在加以人力驱动力的情况下进行的，因此需要有能够耐受人力驱动力的巨大力量的结构，存在着装置本身大型化及大重量化带来的不便。

而且上述已有的装置，在传感器使用例如电位计的情况下，由于各齿轮的摩擦阻力和松动等使得接点的寿命变短，其结果是，存在不能确保人力转矩有充分的测量精度的问题。

因此，本发明的目的在于，提出能够提高检测性能和耐久性的驱动力辅助装置，而且在该装置使用上述传感器，能够确保其零点修正，同时能够防止各齿轮松动，确保充分的人力转矩测量精度。

但是，用于驱动力辅助装置的这种电动机使用一般的带电刷的直流电动机，这种带电刷的直流电动机是在例如规定形状的电动机壳内容纳具备多个励磁线圈、形成圆筒形状的转子芯和配设于其外围的定子芯构成的，而且该转子本身固定于可旋转地支持于电动机壳上的电动机轴上，通过该电动机轴向电动机励磁线圈提供驱动电流的电刷固定于电动机壳一侧。因而设置成随着电动机的旋转，电动机轴与固定的电刷相接触的地方发生改变，把与旋转状态相应的驱动电流提供给电动机的励磁线圈。也就是说，由于作为这样的机械性接点开关机构的电刷的作用，随着电动机转子的旋转，切换连续向各励磁线圈提供的电流，同时改变该电流的方向，生成使转子的电磁旋转驱动继续的旋转磁场。

而且该电动机驱动系统根据驱车人输入人力驱动手段的人力和车辆的行驶速度控制电动机的输出。

也就是说，设置检测驱车人的人工驱动力的转矩传感器(在自行车上是脚踏力检测手段)和检测自行车行驶速度的车速检测手段，两者的输出端子通过配线连接于控制电路。

在这种转矩传感器上使用的检测方法，已知有在人力传递的通路上配置专用的检测构件，检测该构件相应于人力转矩扭转的角度和纵轴方向的伸缩的方法，和在传递脚踏力的输入侧旋转体和输出侧旋转体之间安装弹性体，从加在行星齿轮的齿轮上的反作用力检测该输入侧旋转体和输出侧旋转体之间的人工驱动力的大小(例如日本专利特开平4-358987号)。

车速检测手段由于辅助驱动用的电动机使用一般的带电刷的直流电动机，所以由通过齿轮机构连接于脚镫轴上的专用的旋转速度传感器构成。因而，能够从该脚镫轴的旋转速度得出自行车的行驶速度。

然后，借助于这种控制电路根据该时刻车速检测手段检测出的行驶速度决定上述人力辅助的比例，接着将该比例与转矩传感器检测出的人力相乘，决定实际所需要的辅助输出，最后向电动机驱动电路输出满足该辅助输出的电动机输出指令值。而这样的输出值的设定根据两个检测值，用控制手段预先准备的计算式分阶段进行计算，或根据预先规定所设定的表，直接相互参照两个检测值进行。

如上所述，通常自行车使用一般的带电刷的直流电动机，这种带电刷的直流电动机将整流用的整流器、电刷，还有电刷支持装置等配设在轴方向上并容纳于其中而构成，因此电动机在轴方向上长度大不方便。而且由于电刷的摩檫而减少寿命，摩檫损耗产生的粉末又会损伤轴承等轴承构件。

另一方面，在检测人力驱动力的转矩传感器露出车体外部的情况下，会由于车体摔倒而受损伤，或者即使没有损伤也同时受到巨大冲击，会因此发生故障，降低可靠性。而且由于风雨等外部环境的影响，以及直接受到车辆行驶时产生的灰沙、尘土的影响，有可能损害可靠性、产生误测和降低装置的寿命。再者，如果能够将转矩传感器容纳于壳体内，则能够解决这些问题，但是要把转矩传感器配置于曲轴近旁就必须小型化，于是就有又要确保必要的精度，又同时要小型化的困难。

而且还设置专用的车速传感器，以取得辅助驱动控制用的车速，因此产生难于充分降低成本的问题。

也就是说，需要这样的专用的速度传感器及其设置空间，而且由于该速度传感器用的配线，使设计受到配线绕行等的限制，而且复杂、组装费事，因此难于降低成本。特别是该行驶速度，是电动自行车决定人力辅助比率所需要的，对于驱动力辅助控制不可欠缺，同时需要能够充分确保速度检测的可靠性。为了确保这样的速度传感器有高可靠性，要求使用高价零部件，或要求把速度传感器收容于壳体中遮蔽住不受外部环境的影响，这些要求妨碍成本的降低。

因此，本发明的目的在于，使用无电刷直流电动机构成驱动力辅助手段，将该动力辅助部收容于单一壳体中形成组件，以此可以节省空间，又使无电刷直流电动机已经具备的电动机旋转位置检测手段兼作行驶速度传感器使用，以得到有可能提高可靠性、降低成本的驱动力辅助装置。

但是，在上述已有的电动自行车中，上述人力驱动力的检测由转矩传感器进行。这种转矩传感器需要经常让使用者的人力未输入的情况下的转矩传感器输出值与表示人力转矩为零的状态的规定值一致，因此通常在转矩传感器上设置机械式的零点调整装置或电气调整零点的调整元件。

也就是说，在没有设置这样的机构或调整元件的情况下，转矩传感器的检测值具有误差，因此电动自行车不能进行正常的控制动作，不仅不能得到舒适的人力辅助感觉，而且即使在人力没有输入的情况下转矩传感器也可能检测出错误的转矩值，电动自行车有可能自行，超出入力辅助的概念，从安全方面的观点考虑也是不希望的。特别是在相应于检测出的人力进行电动机辅助的电动自行车在没有输入人力的情况下应该没有电动机辅助输出，总之，绝对不能形成自行状态。因此，需要把没有输入人力的情况下的转矩传感器的动作状态作为零点的基准点使用，进行测试精度的校正。

又，这样的转矩传感器一般使用机械式结构，采取把脚镫输入的人力转矩变换为与人力转矩相应的旋转角度等物理位移量，由位移量传感器(旋转角度传感器)进行测定的结构。也就是说，借助于这样的位移量传感器，变换为具有与位移量成比例的电压或电流量的电信号，把检测出的人力检测值用电学方法输入控制手段。因而，在人力转矩未输入的情况下，转矩传感器的可动检测部分占据初始位置。而在人力转矩输入的情况下转矩传感器的可动检测部分随着输入的人力转矩的大小成比例地在从初始位置到其最大位置之间移动。

因此，这样的由电气调整元件进行转矩传感器零点调整的机构，使用以电压值输出检测出的人力转矩信号的转矩传感器，在该输出电压上加偏置电压，以进行零点调整，并在电路板上设置调节该偏置电压的旋钮。

又，以机械方式进行零点调整的机构由在转矩传感器可动检测部分的近旁设置的每次调整用的螺丝构成，使用该调整螺丝对转矩传感器的作为机械零点位置的初始位置进行定位调节。

在例如日本专利特开平5-246377号及特开平5-310177号中，转矩传感器的结构如图55的转矩传感器565的结构所示。

在该转矩传感器565的结构做成，使用者一旦在自行车的脚镫上用脚踏施加人工驱动力，与该动作连动，脚踏力检测杠杆件564在作为正方向的反时针方向上旋转。而在该脚踏力检测杠杆件564上，在圆周方向上形成两个按规定间隔设置的突起564a、564b，其中一个突起564b通常抵住第2杠杆件568，同时另一突起564a一旦脚踏力检测杆564达到预定角度的位置上，即抵住阻挡杆566。

因而，脚踏力检测杠杆件564一旦相应于人力转矩向反时针方向旋转，突起564b就使第2杠杆件568向顺时针方向旋转。于是，由于在第2杠杆件568的旋转轴上连接着作为旋转角度传感器的电位计572，这杠杆件568的旋转角度由电位计572测定，借助于此可以将人力转矩作为电流或电压值检测出，然后从转矩传感器565输出。

另一方面，在没有输入脚踏力的情况下，借助于抵住第2杠杆件568的复位弹簧570使第2杠杆件568在反时针方向上旋转，又使脚踏力检测杠杆件564在作为反方向的顺时针方向上旋转。于是，一旦脚踏力检测杠杆件564达到某一旋转角度位置，脚踏力检测杠杆件564的另一突起564a即抵住阻挡杆566的前端，因此脚踏力检测杠杆件564受到限制而不能在顺时针方向上进一步旋转，停止在该旋转位置上。这样，脚踏力检测杠杆件564的突起564a抵住阻挡杆566停住的旋转角度位置就是转矩传感器565的零点位置，在该旋转角度位置用电位计572检测出的旋转量检测值就成为零点修正值。而且在实际产品中是以调整阻挡杆566向脚踏力检测杠杆件564一侧伸出的伸出量的方法进行这种零点调整的，虽然在上述专利申请的说明书中没有进行说明。

但是，采用上述已有的转矩传感器零点调整机构，必须设置进行转矩传感器的零点调整专用的机械性机构和电气调整元件，因此使得机构复杂化，零部件数目增加，零部件费用增加，同时在组装时需要设定这一调整机构的零点的工序，因此也增加了组装费用，造成整个转矩传感器制作费用的增加。

而且，已有的结构一次调整结束后其零点设定值不再设定，因此，在转矩传感器的特性随着时间变化的情况下，零点发生偏离，人力的检测值中经常包含大的误差，会发生人力辅助控制不协调的问题。还可以预料，例如外部的温度环境等使用情况也会引起这种转矩传感器的特性变动。

因而，在这样的情况下，使用者每踏一周脚镫输入相同的人力转矩时，转矩传感器检测出的人力转矩值也比实际值偏高或偏低，所以不能进行合适的电动机助动，电动自行车不能给人以舒适的辅助人力的感觉。

而且，这样的转矩传感器及零点调整机构是进行高精度检测和调整的精密机器，深藏于电动机、传递机构后面，用罩壳盖住，得到充分的保护，能够防止外部混乱引起的检测错误。因此，使用者进行调整时需要拆卸、从新组装，十分费事，同时调整工作本身要求微妙的操作，使用者进行再调整是很困难的。

因此，本发明的目的在于提供，在具备上述传感器的驱动力辅助装置中，不使用进行零点调整的机械式机构和电气调整元件，而且不需要组装时的零点调整操作，减少零部件费用和组装费用，同时在每一次使用时自动进行零点调整，从而能够容许传感器性能随时间而变化，能够提高可靠性和安全性的转矩传感器零点调整机构。

发明内容

第1种本发明是一种带有磁体和磁检测元件的传感器，具备：检测轴、固定于该检测轴上的检测圆板、固定于该检测圆板的外圆周边缘的磁性片、设置得把该磁性片夹在规定形状的间隙中的轭铁，以及分别固定在该轭铁上的磁体及磁检测元件，

所述磁体与所述磁检测元件保持规定的间隔固定，设有该规定的间隔的所述磁体与所述磁检测元件之间设置有所述磁性片，该磁性片随着所述检测圆板的旋转出没，所述磁体片形成沿着所述检测圆板的圆周方向半径逐渐减少或增加的圆弧形状。

本发明又是一种具备磁体及磁检测元件的传感器，还具备：检测轴、固定于该检测轴上，并且用高磁导率材料或软磁性材料做成圆弧形，同时在圆周方向的两端设置突出部的半圆形板、对应于该半圆形板在旋转初期的位置使两端相对并且固定于壳体一方的大致成“コ”字形的轭铁、设在该轭铁一端的磁体，以及设在轭铁另一端的磁检测元件，

利用所述半圆板的旋转动作，所述磁检测元件对由于该半圆板与所述轭铁的相互位置关系的变化而引起变化的、轭铁通过的磁通量进行检测，以对所述半圆板的旋转角度进行测定。

本发明又是一种使用传感器的驱动力辅助装置，所述驱动力辅助装置具备：人力驱动手段、辅助驱动手段，以及转矩传感器；所述人力驱动手段是在传递脚踏力的曲轴的外周边设置具有第1及第2旋转体的驱动力传递机构构成的；所述驱动力传递机构具备：第1单方向离合器和传递人力驱动力的弹性体；所述辅助驱动手段用电动机和减速机构构成；所述电动机来的驱动力通过第2单方向离合器在所述曲轴外周合成于所述驱动力传递机构，所述转矩传感器具有用转角传感器检测介于所述弹性体的驱动力传递路径前后之间的第1及第2旋转体的旋转差的结构，而且，所述旋转角传感器使用第1种本发明所述的传感器，由所述第1及第2旋转体的旋转差所产生的旋转被传递到该传感器的检测轴。

这种驱动力辅助装置中，最好是设置旋转蓄势的弹性体，使上述旋转角传感器的检测轴在该旋转角传感器的值变成零的方向上旋转蓄势。

在该驱动力辅助装置中，最好是上述旋转蓄势用的弹性体具备至少比上述转矩传感器的机构和上述旋转角传感器的摩檫转矩总和大的预压值。

在该驱动力辅助装置中，最好是上述旋转角传感器具有设置于产生旋转差的旋转体上的磁体和设置于该磁体近旁的固定体一侧合适的地方的磁检测元件。

在该驱动力辅助装置中，最好是上述磁检测元件使用霍尔元件，同时在该霍尔元件上连接温度补偿电路，由该补偿电路对霍尔元件的输出电压进行补偿。

在该驱动力辅助装置中，最好是上述磁检测元件使用霍尔元件、霍尔IC、或MR元件。

在该驱动力辅助装置中，最好是上述旋转角传感器具备：固定于该检测轴上的检测圆板、固定于该检测圆板外周边缘上的磁性片、配设得把该磁性片夹在下方开口的“コ”字形的间隙中的轭铁，以及分别固定于该轭铁的相对的两端的磁体和磁检测元件。

在该驱动力辅助装置中，最好是上述旋转角传感器收容于磁屏蔽壳体内。

在该驱动力辅助装置中，最好是上述转矩传感器是用传感器检测介于上述弹性体的驱动力传递路径前后之间的第1及第2旋转体的旋转差的结构，而且上述人力驱动手段和转矩传感器的中的任意一个的旋转构件的侧面上，在外周附近埋设磁体，同时在与该磁体对应的侧面的附近的地方固定磁检测元件，构成速度传感器。

在该驱动力辅助装置中，最好是上述转矩传感器是用传感器检测介于上述弹性体的驱动力传递路径前后之间的第1及第2旋转体的旋转差的结构，而且上述电动机是无电刷电动机，具备检测电动机的旋转位置，控制对各相励磁线圈通电用的、在转子端面上确定转子旋转位置的检测用磁体片，在该检测用磁体片的旋转轨道的近旁设置磁检测元件，用该磁检测元件检测检测用磁体片的磁性，测出转子的旋转位置，而且在上述磁检测元件的一输出端子上连接放大器的输入端子，把该放大器的输出端子连接于控制电路上，构成速度传感器。

在该驱动力辅助装置中，最好是具备检测输入的人力的转矩传感器、检测驱动力辅助装置的行驶速度的车速检测手段，以及使用电动机的辅助动力装置，同时把转矩传感器、车速检测手段以及辅助动力装置收容于单一的壳体内。

在该驱动力辅助装置中，最好是具备：检测输入的人力的转矩传感器、检测驱动力辅助装置的行驶速度的车速检测手段，以及使用电动机的辅助动力装置；上述电动机是具备检测转子的旋转位置，并进行换向控制的转子旋转位置检测手段的电动机，而上述车速检测手段设置根据上述转子旋转位置检测手段得到的旋转位置信号，检测驱动力辅助装置的行驶速度的机构。

在该车速检测机构中，最好是上述车速检测手段根据上述转子旋转位置检测手段得到的转子位置信号的发生时间间隔检测行驶速度。

在该车速检测机构中，最好是上述车速检测手段根据规定期间内，从上述转子旋转位置检测手段得到的转子位置信号数目检测行驶速度。

在该车速检测机构中，最好是上述转子旋转位置检测手段在转子端面设置确定转子的旋转位置的检测用磁体片，同时在该检测用磁体片的旋转轨道近旁配设单一的磁检测元件，或相隔规定角度设置的一些磁检测元件，用该磁检测元件检测检测用磁体片的磁性，从而检测出转子的旋转位置。

又，在该驱动力辅助装置中，最好是具备连接于人力传递系统，并检测所输入的人力的转矩传感器，和根据零点值修正该转矩传感器得到的人力检测值的零点调整机构；所述零点调整机构由保持转矩传感器的输出值的保持手段和从上述转矩传感器的输出值减去上述保持手段保持的值的减法运算手段构成；在进行使上述驱动力辅助装置的动作开始的操作时，上述保持手段保持所述转矩传感器最初的输出值，以该保持的值作为转矩传感器的零点，经常由所述减法运算手段把转矩传感器的输出值减去上述保持值得出零点调整后的输出。

在该驱动力辅助装置的转矩传感器零点调整机构中，最好是在进行使上述驱动力辅助装置的动作开始的操作以后，所述转矩传感器的输出值比上述保持手段保持的零点值小的情况下，将该输出值作为新的零点值采用。

在该驱动力辅助装置的转矩传感器零点调整机构中，最好是在进行使上述驱动力辅助装置的动作开始的操作以后的一定时间内，所述转矩传感器的输出值比所述保持手段保持的零点值小的情况下，把这些最小值加以存储保持，同时计算出这些最小值的平均值，采用该平均值作为新的零点值。

在该驱动力辅助装置的转矩传感器零点调整机构中，最好是在进行使上述驱动力辅助装置的动作开始的操作以后，所述转矩传感器的输出值比所述保持手段保持的零点值小，而且比预先设定的阈值大的情况下，将该输出值作为新的零点值采用。

在该驱动力辅助装置的转矩传感器零点调整机构中，最好是所述保持手段乃至于所述减法运算手段用模拟电路的硬件构成。

在该驱动力辅助装置的转矩传感器零点调整机构中，最好是所述保持手段乃至于所述减法运算手段用微处理器借助于软件、程序实现。

附图概述

图1涉及本发明旋转角传感器的具体例，(a)为侧面图，(b)为正面图，(c)为总体的立体概图。

图2涉及本发明旋转角传感器的其他具体例，(a)为侧面图，(b)为正面图，(c)为总体的立体概图。

图3涉及本发明旋转角传感器的具体例，(a)为侧面图，(b)为正面图，(c)为总体的立体概图。

图4是说明上述具体例中旋转角传感器的旋转角度与磁通密度的关系的曲线图。

图5涉及本发明旋转角传感器的其他具体例，(a)为侧面图，(b)为正面图，(c)为总体的立体概图。

图6涉及本发明旋转角传感器的其他具体例，(a)为侧面图，(b)为正面图，(c)为总体的立体概图。

图7涉及本发明旋转角传感器的其他具体例，(a)为侧面图，(b)为正面图，(c)为总体的立体概图。

图8涉及本发明旋转角传感器的其他具体例，(a)为侧面图，(b)为正面图，(c)为总体的立体概图。

图9涉及本发明旋转角传感器的其他具体例，(a)为侧面图，(b)为正面图，(c)为总体的立体概图。

图10涉及本发明旋转角传感器的其他具体例，(a)为侧面图，(b)为正面图，(c)为总体的立体概图。

图11涉及本发明的电动自行车，是概略表示总体结构的侧面图。

图12涉及本例的电动自行车，是说明人力驱动及电动机助动驱动控制的总体概略情况的方框图。

图13表示本例的电动自行车使用的动力单元，是剖开壳体的一部分加以展现的平面图，

图14表示本例的动力单元，是剖开两侧的壳体展现的平面图。

图15表示本发明的动力单元，是剖开壳体的一部分展现的正面图。

图16表示本发明的动力单元，是剖开壳体的一部分展现的背面图。

图17表示使用于本发明的动力单元传递驱动力的主要构件的组装立体图。

图18把使用于本发明的动力单元的第1旋转体、弹性体、和第2旋转体分离、展开显示的立体图。

图19是说明本例的电动机辅助控制系统的方框图。

图20是表示使用于本例的动力单元的转矩传感器的正面图。

图21是表示使用于本例的动力单元的转矩传感器的底面图。

图22是表示使用于本例的动力单元的转矩传感器的右侧面图。

图23是表示使用于本例的动力单元的无电刷直流电动机概况的概念说明图。

图24是表示本例的转矩传感器所输入人力转矩与所测输出的关系的曲线图。

图25是说明使用于本例的转矩传感器的预压值的曲线图。

图26涉及本例转矩传感器的具体例，是表示磁体和磁检测元件的设置处的转矩传感器平面图。

图27涉及本例的转矩传感器的其他具体例，(a)为侧面图，(b)为正面图，(c)为表示收容于壳体内的状态的立体概图。

图28表示作为本发明的磁检测元件使用的霍尔元件的温度特性比较曲线。

图29是使用于本发明的旋转角传感器的霍尔元件的温度补偿电路图。

图30涉及本例速度传感器的具体例，是表示磁体和磁检测元件的设置处的转矩传感器平面图。

图31涉及本例的速度传感器，表示在转矩传感器设置速度传感器的情况，(a)为侧面图，(b)为正面图，(c)为总体的立体概图。

图32涉及本例的速度传感器的具体例，是表示无电刷直流电动机的大概结构的电路图。

图33涉及本例的速度传感器，是表示大概结构的电路图。

图34涉及第1具体例，表示实际霍尔元件的检测输出波形，(1)为霍尔元件和表示相应于转子的旋转，该霍尔元件的a、b端子检测输出的波形，(2)是增加波形整形电路的霍尔元件和整形过的输出波形。

图35是说明本例各霍尔元件检测出的输出信号与速度脉冲信号的关系的时序图。

图36是表示将本例各霍尔元件的输出信号变换为速度信号的电路的一个例子的电路图。

图37是说明本例电路动作处理的输入输出信号变换对应表。

图38说明本例的电动自行车的电动机助动动作控制，(1)是表示在各行驶速度段人力的输入状态的曲线，(2)是表示各速度与电动机助动比例的关系的曲线，(3)是说明在各速度段人力与电动机助动输出的关系的曲线，(4)是说明在各速度段人力与将电动机助动输出力合成后的合成驱动力的关系的曲线。

图39涉及本发明的转矩传感器零点调整机构，是表示第1具体例的结构的电路方框图。

图40涉及本发明的转矩传感器零点调整机构的第1具体例，是表示转矩传感器零点调整机构的动作的曲线。

图41涉及本发明的转矩传感器零点调整机构的第1具体例，表示转矩传感器零点调整机构的动作。

图42说明在使用于一般的电动自行车的转矩传感器产生的机械性故障的状态，(a)是检测机构的可动部分固定的状态，(b)是半固定的状态，(c)是表示在检测机构中夹杂异物的状态下的人力与检测值的曲线。

图43涉及本发明的转矩传感器零点调整机构，是表示第2具体例的结构的电路方框图。

图44是实现本发明的转矩传感器零点调整机构的第2具体例动作的程序使用的流程图。

图45涉及本发明的转矩传感器零点调整机构，是表示第3具体例的结构的电路方框图。

图46涉及本发明的转矩传感器零点调整机构的第3具体例，是说明转矩传感器零点调整机构的动作的曲线图。

图47涉及本发明的转矩传感器零点调整机构的第4具体例，是实现本具体例动作的程序使用的流程图。

图48涉及本发明的转矩传感器零点调整机构，是表示第5具体例的结构的电路方框图。

图49涉及本发明的转矩传感器零点调整机构的第5具体例，是说明动作的曲线图。

图50涉及本发明的转矩传感器零点调整机构的第6具体例，是实现本具体例动作的程序使用的流程图。

图51涉及本发明的转矩传感器零点调整机构，是表示第7具体例的结构的电路方框图。

图52涉及本发明的转矩传感器零点调整机构的第7具体例，是说明动作的曲线。

图53涉及本发明的转矩传感器零点调整机构的第8具体例，是实现本具体例动作的程序使用的流程图。

图54是表示已有的电动自行车的概略总体结构图。

图55是表示已有例的转矩传感器的结构的剖面图。

本发明的最佳实施方式

首先，先对传感器进行说明，接着说明使用该传感器的驱动力辅助装置，然后再说明该驱动力辅助装置的零点调整机构。

如图1(a)～(c)所示，作为本例的传感器的旋转角传感器59由固定于检测轴38a的检测圆板59a、固定于该检测圆板59a外周边缘的规定形状的磁性片59b、配设得把该磁性片59b夹在下方开口的“コ”字形间隙中的轭铁59c，以及分别固定于该轭铁59c的相对的两端的磁体52和磁检测元件53构成。

该磁性片59b用高磁导率材料或软磁性材料做成，在本例中形成沿着检测圆板59a的圆周方向半径逐渐减小的圆弧形状，在检测圆板59a处于初始形状位置的情况下，该磁性片59b设置为半径最大的部位处于轭铁59c的间隙中。

因此，从磁体52通过间隙到达磁检测元件53的磁通量由于该磁性片的存在而受其感应，使磁通量变成最大。又，在检测圆板59a从初始位置旋转过去，则该磁性片59b的半径逐渐减小，因此横在磁体52和磁检测元件53之间的磁性片59b的面积减小，轭铁59c的间隙中的磁通感应效果随之减小，到达磁检测元件53的磁通量也减小。

这样，由于从磁体52到达磁检测元件53的磁通量随着检测轴38a的旋转角度(也就是检测圆板59a的旋转角度)的改变而改变，所以可以借助于磁通量测定检测轴的旋转角度的变化量。

又由于在轭铁59c上安装着磁体52和磁检测元件53，可以形成使该磁体52生成磁通更加稳定的磁路。也就是说，该轭铁59c用导磁材料做成，在两端部设有规定距离的间隙。因此，磁体52的N极产生的磁通通过空气间隙到达相对的磁检测元件53，再由该轭铁59c引导回到磁体52的S极。其结果是，空气间隙经常充满稳定的磁通。

而且，磁检测元件53使用霍尔元件，该霍尔元件的检测部使用具有良好的温度特性的砷化镓型的。磁体52也使用同样具有良好温度特性的SmCo系磁体。这对于下述各例的旋转角传感器也相同。

还有，磁检测元件53也可以使用MR(磁阻效应)元件构成。

又，把这样的结构收容于具备磁屏蔽的壳体内可以提高抗电磁噪声能力，从而进一步提高精度。这对于下述各例的旋转角传感器也相同。

又，在本例中磁性片的形状是从初始位置的最大半径逐渐减小的形状，但是也可以与此相反，做成从最小半径增大的形状，根据磁通量的增加量测定检测的旋转角度。

如上所述，采用本例的传感器，和以往传感器在磁体与磁检测元件之间设置间隙非常微妙而且困难相反，利用轭铁定型地确定的磁隙不会发生变动，由磁隙引起的问题也少。

又，由各磁体具有的性能差、各部的制作尺寸的误差、使用时的温度等引起的各种偏差可由于组成设有轭铁的磁路，该磁路起着缓冲的作用而缓和或吸收各种偏差，使性能稳定。

下面对传感器的第2例进行说明。

本例的传感器与上述第1例相同，设有诱导磁路的磁通的轭铁以形成稳定的磁路，同时可靠地确保磁体与磁检测元件之间的空气间隙，又设置根据旋转角度改变的磁性片，使到达磁检测元件的磁通量发生变化以测定旋转角度。

也就是说，如图2(a)~(c)所示，本例的旋转角传感器59与上述第1例相同，由固定于检测轴38a的检测圆板59a、固定于该检测圆板59a外周边缘的规定形状的磁性片59b、配设得把该磁性片59b夹在下方开口的“コ”字形间隙中的轭铁59c、分别固定于该轭铁59c的相对的两端的磁体52和磁检测元件53构成。

该磁性片59b用高磁导率材料或软磁性材料做成，在本例中形成沿着检测圆板59a的圆周方向，轴向厚度逐渐减小的圆弧形状，在检测圆板59a处于初始旋转位置的情况下，该磁性片59b设置为其厚度最大的部位处于轭铁59c的间隙中。

因此，从磁体52通过间隙到达磁检测元件53的磁通量由于该磁性片的最大厚度部分的存在而成为最大的磁通量。又，一旦检测圆板59a从初始位置开始旋转时，则该磁性片59b的厚度即逐渐减小，因此横在磁体52和磁检测元件53之间的磁性片59b的厚度减小，该磁性片59b的磁通诱导效果随之减小，到达磁检测元件53的磁通量也减小。

这样，由于从磁体52到达磁检测元件53的磁通量随着检测轴38a的旋转角度(也就是检测圆板59a的旋转角度)的改变而改变，所以可以借助于磁通量测定检测轴的旋转角度的变化量。

因而，检测圆板一旦按对应于被测定物体的旋转角度旋转，随着这一旋转，磁性片59b处于磁路相对的间隙间的容积减少，因此，磁通穿过的空气间隙的距离发生变化，到达磁检测元件53的磁通量也发生变化。于是，借助于以磁检测元件53检测该磁通变化量，可以正确测定旋转角度。

还与上述第1例相同，磁性片的形状是从初始位置的最大厚度逐渐减小的形状，但是也可以与此相反，做成从最小厚度逐渐增大的形状，根据磁通量的增加量测定检测的旋转角度。

又可以把磁性片的形状做成第1例和本第2例组合的形状。

下面对传感器的第3例进行说明。

本例的传感器把设置磁体的检测圆筒两端以轴支持，以此可靠地确保磁体与磁检测元件之间的空气间隙，同时使其在旋转时减少摩檫转矩。

也就是说，如图3(a)~(c)所示，本例的旋转角传感器61，由被收容于圆筒状的壳体61a内，两端以轴支持于该壳体61a上的检测轴38a上固定的检测圆筒61b、固定在该检测圆筒61b外周，将该外周4等分分割充磁的磁体52，以及固定在位于该磁体外侧近旁的壳体61a一边的规定处的磁检测元件53构成。

该检测圆筒61b用非磁性材料做成圆筒状，固定在两端以轴支持于该壳体61a上的检测轴38a上。而在检测圆筒61b的外周固定环状的磁体52，该磁体52在圆周方向4等分，N、S极交叉充磁。

又，上述磁检测元件53与电路61一起固定，在没有人力转矩输入的、检测圆筒处于初始位置状态的情况下，将其固定位置设在与上述磁体52的充磁N、S极交界处相对的位置上。

因而，在初始旋转位置状态的情况下，如图4的零点所示，由磁体52生成，到达磁检测元件53的磁通密度B为零。根据人力驱动力，检测轴38a及其相随的检测圆筒61b旋转，于是磁体52和磁检测元件53的相对位置关系发生变化，相应于该旋转角度θ，所检测出的磁通密度B增加。然后，利用旋转角度θ和磁通密度B的线性正比关系测定旋转角度θ。

而且，磁体生成的磁通在N/S极交界附近自稳定，因此可以对零点的方向给予预压。

还有，在本例中如果使用能够判别检测出的磁通的N/S极性的磁检测元件，则检测出的旋转角度不限于单向偏离初始位置的情况，而是可用于双方向。

如上所述，采用本例则由于使用双柱式轴支承结构，旋转动作稳定，可以减少空气间隙的偏差和结构的摇动，使性能稳定。而且可以减少动作时的摩檫转矩。

下面对传感器的第4例进行说明。

本例的传感器把设置相应于检测出的人力驱动力旋转的磁体的检测圆筒两端以轴支持，以此可靠地确保磁体与磁检测元件之间的空气间隙，同时使其在旋转运动时的摩檫转矩减少，又在磁检测元件的对着磁体的面上加上集磁构件。

如图5(a)~(c)所示，本例的旋转角传感器61，与上述第3例相同，由处于壳体61a内，两端以轴支持于该壳体的检测轴38a上固定的检测圆筒61b、固定在该检测圆筒61a外周，将该外周4等分分割充磁的磁体52，以及固定在位于该磁体52外侧近旁的规定处的磁检测元件53构成，此外还在磁检测元件53的相对于磁体52的背后一侧设置使用高磁导率材料或软磁材料的集磁材料61d。

于是，可以借助于集磁材料61d将磁体52生成的磁通汇聚磁检测元件53上，因此可以提高磁检测元件53的传感器灵敏度。

如上所述，采用本例不仅可以得到与上述第3例相同的效果，而且由于设置集磁构件，将磁体生成的磁通汇聚于磁检测元件上，因此可以提高磁检测元件的传感器灵敏度。

下面对传感器的第5例进行说明。

本例的旋转角传感器设置有能够可靠地确保磁体与磁检测元件之间的空气间隙，使其在旋转运动时的摩檫转矩减小，同时把磁体生成的磁通汇聚强化引导向磁检测元件的轭铁，使传感器灵敏度得以提高。

如图6(a)~(c)所示，本例的旋转角传感器63，由处于圆筒状壳体63a内，两端以轴支持的在检测轴38a上固定的检测圆筒63b、固定在该检测圆筒63a外周，将该外周4等分分割充磁的磁体52，以及固定在位于该磁体52外侧近旁的规定处所的磁检测元件53构成，此外还用把磁体52生成的磁通汇聚引导向磁检测元件53的轭铁63构成壳体63a的一部分。

该轭铁63d做成在其检测轴38a的方向上的宽度朝着磁检测元件53减小的形状。

因而，可以借助于该轭铁63d将磁体生成的磁通汇聚于磁检测元件上，使检测的磁通强化，所以可使磁检测元件53的传感器灵敏度提高。也就是说，如图7(a)~(b)所示，在初始旋转位置的情况下，磁体52产生的磁通由轭铁63d诱导、强化，集中于磁检测元件53上。于是，在检测轴38a从初始旋转位置开始旋转时，如图7(c)~(d)所示该磁通大幅度减少。

而且，也可以把上述轭铁63做成半径方向的厚度向着磁检测元件53减小的形状，更加提高磁通汇聚程度。

如上所述，采用本例，由于使用双柱式轴支承结构，旋转动作稳定，可以减少空气间隙的偏差和结构的摇动，使性能稳定。而且可以减小动作时的摩檫转矩。又由于设置轴方向上的宽度向着磁检测元件减小的形状的轭铁，把磁体生成的磁通聚焦于磁检测元件上，可以使磁检测元件的灵敏度提高。

下面对传感器的第6例进行说明。

本例的旋转角传感器做成与上述各例相比较薄的。

如图8(a)~(c)所示，本例的旋转角传感器65，由固定在检测轴38a上，在圆周上间隔设置的伸出部交叉充磁为N/S极的磁体圆板65a、使前端对应于该磁体圆板65a的初始位置相到对峙，固定在未图示的壳体上的大致成“コ”字形的轭铁65b，以及设置于该轭铁65b中间的磁检测元件53构成。

因而，磁体圆板65a和轭铁65b的相对位置关系由于与被测定物体相应的检测轴38a及磁体圆板65a的旋转动作而发生变化，通过轭铁65b的磁通量减小，所以可用磁检测元件53检测出该磁通变化量，测定旋转角度。

如上所述，采用本例，不仅取得与上述各例相同的效果，而且能够谋求减少所需空间的薄型化。

下面对传感器的第7例进行说明。

本例的旋转角传感器做得更加紧凑。

如图9(a)～(c)所示，本例的旋转角传感器67由固定在检测轴38a上，形成圆弧状，并且圆周方向两端的伸出部充磁为不同的N/S极的半圆板状磁体67a、使前端对应于该半圆板状磁体67a的初始位置相互对峙，固定在未图示的壳体上的大致成“コ”字形的轭铁67b，以及设置于该轭铁67b中间的磁检测元件53构成。

因而，与上述第6例相同，半圆板状磁体67a和轭铁67b的相对位置关系由于与被测定物体相应的检测轴38a及半圆板状磁体67a的旋转动作而发生变化，通过轭铁67b的磁通量减小，所以可用磁检测元件53检测出该磁通变化量，测定旋转角度。

如上所述，采用本例，不仅取得与上述各例相同的效果，而且能够谋求薄型化还有紧凑化。

下面对传感器的第8例进行说明。

本例的旋转角传感器是与上述第7例相同的做得紧凑的传感器。

如图10(a)~(c)所示，本例的旋转角传感器69由固定在检测轴38a上，并且用高磁导率材料或软磁材料做成圆弧形状，圆周方向两端设置伸出部的半圆板69a、对应于该半圆板69a的旋转初始位置使两端对峙，固定于未图示的壳体上的圆弧形状的轭铁69b、设置于该轭铁69b的一端的磁体52，以及设置于另一端的磁检测元件53构成。

因而，与上述第7例相同，半圆板状磁体69a和轭铁69b的相对位置关系由于与被测定物体相应的检测轴38a及半圆板状磁体69a的旋转动作而发生变化，通过轭铁69b的磁通量减小，所以可用磁检测元件53检测出该磁通变化量，测定旋转角度。

如上所述，采用本例，不仅取得与上述各例相同的效果，而且能够谋求薄型化还有紧凑化。

再者，在将上述各例所述的结构收容于具有磁屏蔽的壳体中，可以消除其他物体引起的磁噪声，因此可以提高传感器的可靠性。

下面对驱动力辅助装置进行说明。

作为各种人力驱动的轻型车辆，图11所示的是使用自行车的情况，这种自行车是使用人力，以装载的电池为电源的电动机作为辅助动力的电动两轮车(下称电动自行车)。这里所示的电动自行车的基本结构在下述各例中也相同。

本例的电动自行车1和已有的自行车相同，是在由几根管材组合构成的车架2的前后以轴支承着车轮4、5。该车架2由以轴支持前轮4的前叉2a、支持后轮5的后叉2b、支持前后叉2a、2b的主管2c、从该主管2c向上方设置的立管2d等构成，在该立管2d的上端安装着骑车人的坐垫3a，前叉2a上端安装着自行车把手3b。又在主管2c的下侧安装着具备以轴水平支持的曲轴13的动力单元11，在该曲轴13两端分别安装着踏板臂7a，各踏板臂的末端以轴支持着踏板7。又在主管2c下侧、动力单元11前方安装着为该动力单元11提供电力的电池单元8。

在该电池单元8，壳体侧部设置使电动自行车1开始动作的电源开关8a，并且收容供应电力的蓄电池组、控制电路和附属电路等。这些蓄电池按规定连接，设置为能够输出规定的电压，例如电动机使用的24V。该电池单元8的电力分配供给电动自行车装载的机器，例如动力单元11的电动机，和传感器及各附属电路等，使各机器进入工作状态。

又，在动力单元11容纳电动机M、减速器、人力/电动机驱动力合成机构、转矩传感器30(在本例中由于是自行车，也是检测骑车人的脚踏力的脚踏力检测手段。)、车速检测手段40，通过踏板臂7a连接踏板7的曲轴13连接于合成机构，该合成机构的输出连接于输出齿轮(在本例中为原动链轮)17上。而这原动链轮17和同轴固定于后轮5上的从动链轮6两者之间有自行车链条9连着。还有图示中省略的基本上与已有的自行车相同的，如设置于把手3a的刹车手柄、还有刹车机构、夜间行驶用的车灯等。

这样的电动自行车1中，前轮4由设在前叉2a上的把手3a操纵方向，另一方面后轮5由骑车人踩踏板7进行旋转驱动，与驱动普通的自行车一样以人力驱动电动自行车1行驶。也就是说，骑车人以人力踩自行车踏板7，通过合成机构对原动链轮17进行旋转驱动，该原动链轮17的旋转驱动力通过链条9传递给后轮5的从动链轮6，后轮5受到旋转驱动，电动自行车1由于人力的驱动而向前行驶。

而一旦骑车人接通电源开关8a，电池单元8即向装载的各机器提供电力，开始了使电动自行车1的骑车人减轻负担的助动动作，可以从动力单元11的电动机M得到规定的电动机辅助输出。

也就是说，在该人力助动模式中，本例的电动自行车1一旦有人力踩踏板7，如图12所示，转矩传感器30即检测出该踏板输入的人力，同时车速检测手段40检测出在该时刻的自行车1的行驶速度。接着控制电路19根据所检测出的两个数值按规定的程序设定合适的电动机输出指令值。亦即，控制电路19根据读入的车速检测手段40检测出的行驶速度值计算对上述规定的人力进行助动的助动比例，把该助动比例乘以转矩传感器30测出的人力检测值，决定出实际需要的电动机输出值。然后，电动机驱动电路根据该指令值增加或减少电池单元8向电动机M提供的电力，电动机M借助于该电力输出规定的辅助驱动力。最后，该电动机辅助输出由电动机人力/电动机驱动力合成机构追加合成于人力，由该合成驱动力对后轮5进行旋转驱动。这样，电动自行车1由预定的电动机动力助动，使人力负荷减轻，行驶轻快。

而该电动机M的输出根据电动机驱动电路20的通电控制设定，电动机M可以实现高效率变速行驶。也就是说，电池单元8提供的恒定电压的直流电流，通过通电控制用的电动机驱动电路20向作为直流电动机的行驶用电动机M供电，该电动机驱动电路20进行斩波控制等通电控制，使电动机供给电流增加或减少。而由电动机驱动电路20进行的电动机供给电流设定，根据控制电路19输出的电动机输出指令进行，该电动机输出指令值由控制电路19根据检测出的人力和行驶速度决定。

该控制电路19由输入来自检测动力单元11输入的人力的转矩传感器30、检测车轮行驶速度的车速检测手段40、外部环境传感器等的检测信号，输出指令电动机驱动电路20动作的信号的微电脑构成。也就是说该微电脑具备：把各输入信号变换为数字信号的A/D变换器、将该数字信号读入存储空间或取出的I/O接口、根据读入的各种数据信号进行规定处理和判决的CPU、存储器等。这样，控制电路19根据微电脑的存储器存储的程序对各种传感器来的检测信号数据进行处理，向电动机驱动电路20输出电动机输出指令信号等合适的动作指令。

本例的驱动力辅助装置的动力单元11具备：把骑车人踩踏板7输入的旋转驱动力通过曲轴13传递给作为输出齿轮17的原动链轮的人力传递系统、根据电动机M的输出决定追加辅助该曲轴13的旋转的辅助驱动系统，以及用于决定上述辅助驱动系统的辅助驱动力使用量的转矩传感器30和检测电动自行车1的行驶速度用的车速检测手段40。

亦即，如图13～17所示，该动力单元11在分成3部分的壳体12(12a、12b、12c)内容纳固定踏板臂7a，且可旋转地以轴支持的曲轴13、配置于该曲轴13的外周，并在人力中追加电动机驱动力的合成机构、配设在该合成机构的动力传递路径中的转矩传感器30、辅助人力的直流电动机M，以及该电动机M的减速装置构成。而且该合成机构具有，在曲轴13反转的情况下使曲轴离开传递路径空转防止自行车1向后行驶的第1方向离合机构，以及在电动机M停止的情况下使电动机驱动系统相对于曲轴13空转的第2离合机构。各处还设置使各轴能够平滑地转动的转动轴承或滑动轴承。

该壳体12使用铝等导热性能良好而且比重轻的材料做成，由直接容纳电动机M的主壳体12a和覆盖其左右侧的壳体12b、12c构成，这几部分合在一起构成单一的壳体12，同时可以把壳体12内部加以密闭。而在电动机动作时，电动机M和电动机驱动电路20随着该动作发出的热量通过该壳体12高效率地向空气中释放，可以维持电动机和电动机驱动电路20的稳定动作。又在壳体上沿着前后方向与壳体成一体地设置散热片12d，以提高其散热效果。还可以在电动机近旁的壳体上设置相对于电动自行车1的车架的安装固定部，以此使上述发热通过壳体向自行车车架散发。

还有，在图13，10a为电动机M的电源电缆及各传感器和电路等的连接软线(下面简单称为配线10a)，10b为这些配线10a的接插件，12e是为使这些配线10a通过而设置在主壳体12a的开口，10c表示在壳体12内的电动机的近旁，并且配置在减速机构的侧部，以装载电动机驱动电路20和传感器用的附属电路等的电路板。又，12f为把设置各种电路的电路板10c与外部隔开的壳体盖。

本例的作为驱动力辅助装置的动力单元11具备：把骑车人踩踏板7使曲轴13旋转，将其向作为输出齿轮17的原动链轮驱动传递的人力驱动手段、借助于电动机M的驱动，给曲轴的旋转以助动力的辅助驱动手段，以及用于决定上述辅助驱动系统的辅助驱动力使用量的转矩传感器。

首先对上述人力驱动手段进行说明。

人力驱动手段是为曲轴的旋转而配设的，具备：在曲轴13外周同轴配置的第1旋转体14、在曲轴13外周同轴地空转配置的第2旋转体15、安装于所述第1旋转体14和第2旋转体15之间，将所述第1旋转体的旋转力传递给第2旋转体的弹性体16，以及传递上述第2旋转体15的的旋转力的输出齿轮17。而且，在本例中第2旋转体15和输出齿轮17之间通过圆筒状接头18，把第2旋转体和输出齿轮17相连接。

在本例中，接头18是单独的构件，而第2旋转体或输出齿轮17也可以采取整体结构。

上述第1旋转体14具有第1单方向离合器，只传递上述曲轴的正方向的旋转力。该第1单方向离合器在曲轴13上设置有向外伸出的进给棘爪13a，另一方面在第1旋转体14的内圆周，在逆向旋转的方向上刻制具有倾斜面的内圆周齿轮14a。因而，在曲轴13向正方向(即让车辆前进的方向)旋转的情况下，该曲轴13的进给棘爪13a卡在第1旋转体14的内圆周齿轮14a上，由曲轴13向第1旋转体14传递驱动力。另一方面，在曲轴13向与电动机反方向(即让车辆后退的方向)旋转的情况下，进给棘爪13a越过内圆周齿轮14a的倾斜面，两者没有卡住，因此没有向第1旋转体14传递反向旋转的驱动力，后轮5没有反向旋转。

该第1旋转体14和第2旋转体15，如图18所示，通过上述弹性体16，即本例的扭转螺旋弹簧连接。该扭转螺旋弹簧以规定的尺寸和材料做成螺旋状，确保规定的弹性常数。因而，该弹簧相应于加在第1旋转体14的人力转矩产生预定的弹性变形，使第1和第2旋转体14、15之间产生旋转角度差。

也就是说，该螺旋弹簧的两端面16a做成R状，而与此相应，将第1和第2旋转体14、15的接受螺旋弹簧的部位14e、15e做成曲面形状。因而，即使在弹簧16变形的情况下，螺旋弹簧的端面16a相对于接受该弹簧端面的部位14e、15e也能够经常保持稳定接触。

而且，在本例中，扭转螺旋弹簧弹性变形时弹簧保持姿势，将变形限制于合适的范围内。也就是说，设置能够在螺旋弹簧受力变形的情况下使弹簧保持姿势，维持理想的变形，同时将变形限制于合适的范围内的构件。在本例中，这些弹簧的变形受到第1和第2旋转体14、15的内圆周面的螺旋状槽14b、15b、下述伸出部14c、15c的内圆周，以及曲轴13的外圆周的限制。总之，第1旋转体14和第2旋转体15的轴向的内部端面做成与该扭转螺旋弹簧对应的螺旋状槽14b、15b，扭转螺旋弹簧(即弹性体16)发生弹性变形时，轴向的变形由于其整个侧面接触上述螺旋状槽14b、15b而受到限制，而向外变形由于弹性体16的外圆周部分与伸出部14c、15c的内圆周的接触而受到限制，而向内的变形则由于弹性体16的内侧部分接触曲轴13的外圆周而受到限制，只能有适当的变形。

于是，在下述人力驱动力传递时，该扭转螺旋弹簧一边变形一边传递人力驱动力，而且由于螺旋弹簧或与螺旋状槽14b、15b接触，或与伸出部14c、15c的内圆周接触，或与曲轴13的外圆周接触，因此可以防止弹簧翻倒或异型变形，使其保持平衡良好的螺旋状，以此可以按规定确保弹簧的弹性常数。

又如图17所示，第1和第2旋转体14、15的相对的部位上，圆周上以规定的间隔，设置伸出部14c、15c，在脚踏力小弹性体未变形时，相互之间确保规定的余隙L。而在受到人力等的过大的驱动力时，伸出部14c、15c的侧部相互接触，第1旋转体14直接连接于第2旋转体15，能够防止扭转螺旋弹簧受损。

在本例中采用，扭转螺旋弹簧的一个端面受压，即以螺旋弹簧一端到另一端的螺旋状导程角式路径角减小的形式，一边弹性变形一边传递人力驱动力的结构，但是，反之也可以做成拉伸端部，以路径角增大的形式，一边弹性变形一边传递人力驱动力。而且弹性体16只要是相应于旋转角产生转矩的弹簧，可以使用任何弹簧，而不限于螺旋弹簧。

在本例中，该扭转弹簧的最大扭转角度设定于20度以下，最好是10度以下，使骑车人没有不舒适的感觉。

这样，扭转螺旋弹簧相应于加在第1旋转体14上的驱动转矩按照弹性常数发生弹性变形，一边把驱动力传递给第2旋转体15。其结果是，相应于该转矩，下述转矩传感器30检测出差动的两个旋转体14、15的旋转角度值，从而可以检测出人力转矩，也就是检测出脚踏力。在第1和第2旋转体14、15的外圆周上分别固定着不同直径的第1和第2旋转构件31、32，这两个构件啮合于转矩传感器30的输入齿轮41、42。

而且在本例中第1、第2旋转构件31、32如图所示使用外圆周有齿的齿轮。当然，该第1、第2旋转构件31、32不限于齿轮，可以使用能够传递转动力的传动辊等任意的传递旋转构件。

下面对上述辅助驱动手段加以说明。

该辅助驱动手段具备：电动机M、使电动机驱动力减速的减速齿轮组，以及同轴空转配置于上述曲轴13的外周，以外周齿轮与上述减速齿轮的末级齿轮啮合，而且在内圆周具备第2单方向离合器，只将上述末级齿轮的正方向的旋转力传递给上述第2旋转体15的第3旋转体28。

该电动机M使用一般的无电刷直流电动机，该电动机的输出借助于电动机驱动电路的通电控制进行控制。

也就是说，该电动机M使用一般的耐久性和可靠性优异的无电刷直流电动机，采用在壳体12a形成的收容部容纳圆筒状的转子芯22、和配设于其外周的定子芯23的结构。又在该做成圆筒状的转子芯22的外周设置在圆周方向交叉充磁为N、S极的永久磁体，该转子22本身以楔连接于可旋转地以轴支持于壳体12a上的电动机轴21。而在该转子22周围配设的定子芯23直接固定于壳体一方，具备三相励磁线圈U、V、W。亦即该定子芯23借助辐射状设置在定子芯23的极23a的外周部，并与电动机轴21平行的螺杆24固定于壳体深部。

又，这样的电动机利用检测出转子22的旋转位置，切换各相的励磁线圈，进行通电控制以驱动电动机M。

在本例中，使用非接触式的磁检测方法检测出转子的旋转位置。即在转子22的外周近旁设置一些(未图示的)磁检测元件，作为这些磁检测元件使用的有线性霍尔元件X、Y、Z三个，用该霍尔元件来的信号可以检测出转子芯22的旋转位置状态。这些霍尔元件X、Y、Z串联连接，使配线成本降低、配线手续简化，同时，与个别向这些霍尔元件X、Y、Z供给驱动电流相比，可以以单一馈电电流驱动。

这样，使用这些磁检测元件检测转子芯22的旋转位置，借助于电动机驱动电路20对该旋转位置所对应的规定励磁线圈U、V、W切换通电，经常使相对于转子芯22处于旋转方向的先后位置的励磁线圈U、V、W励磁，以使电磁吸引力和排斥力作用于转子芯22的磁体上，给予转子以旋转力。这样维持转子芯22连续旋转，以该旋转力作为驱动力，由固定着转子芯22的电动机轴21输出到电动机M外部。

于是，由该电动机M的电动机轴21输出的电动机旋转驱动力被输入上述减速齿轮组，由该减速齿轮组减速到规定的速度。

亦即，所述减速齿轮组由固定于电动机M的电动机轴21的第1齿轮单元25，和依序啮合于第1齿轮单元的第2、第3齿轮单元26、27构成，第2、第3齿轮单元26、27整体成形为大直径和小直径两级的齿轮，又，连带第3旋转体28的各齿轮25、26、27均使用斜齿轮。而且该减速齿轮组，小直径的斜齿轮啮合于大直径的斜齿轮进行驱动，因此，能适应高速旋转，并且得到规定的减速比。

又，第3旋转体28啮合于减速齿轮的第3齿轮单元27，然后，配设于第2旋转体15的外周，同时通过第2单方向离合机构连接于该第3旋转体28和第2旋转体15，可以在停止人力转矩检测的人力传递路径上追加电动机辅助动力。

而且，借助于该第2单方向离合器，使人力驱动系统的第2旋转体15的正方向旋转力不传递到电动机系统一侧的第1旋转体14。

也就是说，该第2单方向离合器由刻制于第3旋转体28内圆周的、在正方向有倾斜面的内圆齿28a，以及设置于第2旋转体15外圆周上的、向外伸出并且尖端指向反向旋转方向的进给棘爪15d构成，上述内圆齿28a只有在第3旋转体28正方向旋转时与第2旋转体15外圆周的进给棘爪15d扣合。

因而，在用人力驱动曲轴在正方向旋转，同时根据行驶速度条件使电动机停止的情况下，由于借助于该第2单方向离合器机构使第3旋转体28相对于第2旋转体15空转，可以防止人力驱动力向电动机驱动系统传递，也就是防止其变成人力驱动的负载。

由于该辅助驱动手段具有上述构成，所以能够用机械式减速机构将从电动机M得到的输出变换为合适的转矩/转数，有效地将该驱动力传递给合成机构，辅助人力驱动力旋转驱动后轮5。

下面对这样的电动自行车的动力单元11的驱动力的传递动作进行说明。

首先说明人力驱动力的传递动作，接着说明辅助该人力驱动力的电动机驱动力的传递动作。

一旦骑车人在前进方向踩踏板7，曲轴13即在正方向旋转，人力旋转驱动力即通过曲轴13与第1旋转体14之间的棘爪(第1单方向离合器)传递给第1旋转体14，使第1旋转体14在正方向上旋转。而一旦这时骑车人向后退方向踩踏板7，曲轴13向反方向旋转，但是曲轴13的进给棘爪13a没有卡住第1旋转体14，因此第1旋转体没有受到旋转驱动。

其次，一旦第1旋转体14旋转，通过扭转螺旋弹簧(弹性体16)使第2旋转体15也旋转。这时，根据两者之间产生的与转矩大小相应的扭转弹簧的弹性扭转，由转矩传感器30检测出延迟的导程角差，根据该脚踏力和行驶速度等决定电动机的辅助驱动力。

接着，该第2旋转体15对连接着的接头18进行旋转驱动，旋转驱动结合于该接头18的原动链轮(输出齿轮17)。这时，配设于第2旋转体15的外周的第3旋转体28由于两者之间的棘爪(第2单方向离合器)没有卡住，所以人力驱动力没有通过第3旋转体28传递给电动机驱动系统。

最后，通过连接于该原动链轮(输出齿轮17)的链条9对后轮进行旋转驱动，使电动自行车前进。

于是，在这样加入人力驱动力，同时脚踏力和行驶速度处于规定的助动范围内的情况下，根据该行驶速度和人力驱动力，控制部输出预定的指令，电动机动作，进行对人力的助动动作。

也就是说，电动机M旋转，该电动机驱动力通过减速齿轮组传递给第3旋转体，这时，变换成合适的转速/转矩。于是，该第3旋转体28的内圆齿28a卡住第2旋转体15的进给棘爪15d，减速的电动机驱动力传递给第2旋转体15，在人力驱动力上增加电动机驱动力作为助动力。然后，在该状态下，或是停止人力驱动，或是继续到行驶速度超过规定范围。

下面根据图示的例子对转矩传感器30进行说明。

在本例中，传感器30根据通过上述扭转螺旋弹簧连接的第1、第2旋转体14、15的旋转差判定人力转矩。该转矩传感器30，如图20～图22所示，基本上用差动齿轮机构构成，在该差动齿轮机构的两个输入轴上连接着上述第1和第2旋转体14、15，同时把该差动齿轮机构的第3轴(输出轴37)连接于传感器上。如日本工业标准(JIS)所述，“该差动齿轮机构，是在给予两个输入轴以旋转驱动时，第3输出轴同时接受这些作用进行旋转的齿轮装置，使用行星齿轮装置，而且在以差动为目的的齿轮装置中多数把太阳齿轮、行星齿轮做成伞形齿轮”。在本例中，如下所述，差动齿轮机构也使用伞形齿轮。

亦即，转矩传感器30具备：固定于上述第1旋转体14的外周的第1旋转构件(在本例中为齿轮)31、固定于上述第2旋转体15的外周的第2旋转构件(在本例中为齿轮)32、与上述第1、第2旋转构件31、32分别连接的一对伞形齿轮33、34、在上述一对伞形齿轮之间啮合安装的多个伞形齿轮35、35、支持上述伞形齿轮35、35的支持轴36、36、与该支持轴垂直的输出轴37，以及连接于上述输出轴37的旋转角传感器38。

在本例中，作为差动齿轮机构的第3轴的输出轴37被做成圆弧状，同时以轴支持于互相平行配置的框架39、39之间，在该输出轴37上可旋转地游动嵌镶第1输入齿轮41，而且支持轴36与该输出轴37一起旋转。

该第1和第2输入齿轮41、42分别固定伞形齿轮33、34，如前所述，在伞形齿轮33、34之间啮合安装着伞形齿轮35、35。

而且上述第1和第2输入齿轮41、42分别与直径不同的上述第1旋转构件31和第2旋转构件32连接。第2输入齿轮42直接与第2旋转构件32啮合，但是第1输入齿轮41通过小直径的反向旋转齿轮43与第1旋转构件31啮合。这是因为需要使伞形齿轮33、34以相同的转速在不同的方向上旋转。也就是说，为了使同方向旋转的第1旋转构件31和第2旋转构件32分配的旋转力的旋转方向中的某个改变为反方向，加入逆转齿轮43，因此，使上述第1旋转构件31和第2旋转构件32的直径不同，以确保使该逆转齿轮介于其中的空间。

而且大直径的第1旋转构件31和第2旋转构件32对小直径的第1和第2输入齿轮41、42和逆转齿轮进行旋转驱动，因此将第1旋转构件31和第2旋转构件32的转速加快后输入第1和第2输入齿轮41、42。同样，输出轴37依序通过小直径的齿轮44a、44b连接于比该齿轮44b直径更小的旋转角传感器38的检测齿轮45上，使输出轴37的旋转角度增大后输入传感器38。

这样，在从第1和第2旋转体14、15到上述差动齿轮机构之间和从上述差动齿轮机构到上述旋转角传感器38之间的两者之一，像在本例这样在两方附加用机械方式将旋转放大的机构，因而输入传感器的变化绝对值变大，将检测出的变化量用传感器变换为电信号时，可以得到精度较高且正确的电信号。也就是说，首先，大直径的第1旋转体14的第1旋转构件31通过小直径的中间齿轮43旋转驱动小直径的第1输入齿轮41，同样，大直径的第2旋转体15的第1旋转构件32旋转驱动第2输入齿轮42，以此分别将原来的转速增大，输入差动齿轮机构。接着，表示该差动齿轮机构变换输出的二旋转速度差的旋转角度，借助于差动齿轮机构的齿轮44a、44b对齿轮45的驱动得以倍增。

由该扭转螺旋弹簧产生的、相应于人力驱动力产生的转矩大小的的第1旋转体14和第2旋转体15的导程差，由于啮合连接的伞形齿轮35在输出轴37的周围转动，旋转过输出轴37相应于导程角差的旋转角度。也就是说，在第1旋转体14和第2旋转体15的旋转速度相等的情况下伞形齿轮35维持该输出轴的初始角度位置继续旋转。反之，在不相等的情况下可以看作一方相对停止，而另一方旋转，相应于该旋转差，伞形齿轮35从匀速旋转的初始状态变成绕该输出轴37周围单方向转动，伞形齿轮35的支持轴36只旋转过等于旋转差大小的角度，与此同时支持轴36垂直固定的输出轴37同样旋转过与该旋转差相应的旋转角度。然后，该旋转角度通过固定于输出轴37上的齿轮44a和与其连接的44b放大、传递到旋转角度传感器38的齿轮45，由旋转角传感器38检测出表示该放大的人力转矩的角度，亦即得到与该旋转角度成比例的模拟电压，以此可以正确测定人力驱动力的驱动转矩。

而且当然上述差动齿轮机构使用行星齿轮代替上述伞形齿轮更好。

又如图21和图22所示，在旋转角传感器38的检测轴38a中间设置向侧向伸出的臂状构件46，在臂状构件46上连接着另一端固定在框架上的蓄势弹簧47的一端，同时设置抵住该臂状构件46的制动构件48。因而，借助于该蓄势弹簧47，可以经常对旋转角传感器38的检测轴38在一个方向上以规定的预压力蓄势，同时在没有输入的情况下可以借助于制动构件48阻留在一定的旋转位置上。其结果是，可以确实保证旋转角传感器38的零点校正，同时可以防止各齿轮的松动，确保充分的人力转矩测量精度。

亦即，如图24中的实线所示，本来希望从第1和第2旋转构件31、32输入转矩传感器的转矩得到与其成正比的检测输出，但是实际上如同一图中的虚线所示，没有得到成正比的直线，产生得不到正确输出的检测不灵敏区。特别是在低速度行驶等情况下输入的转矩小的时候就更显著。由于在该情况下不能检测出正确的转矩，对行驶控制有不良影响。而且这种倾向有可能使差动齿轮机构中齿轮的组合复杂化，这种倾向还有可能由于旋转角传感器38的动作转矩大而增大。

因此，为了使该不灵敏区减小，用蓄势弹簧47以预先设定的预压力使旋转角传感器38的检测轴蓄势。也就是说，该预压值设定于至少比差动齿轮机构的总摩檫转矩大，而且不使其带来多余负荷的值。(例如，摩檫转矩的总和的80％以上，差动齿轮机构的摩檫转矩的400％以下，最好是设定于200％以下)

而且，在本例中差动齿轮机构的各齿轮产生的摩檫转矩总和为280gcm，而旋转角传感器38的转矩为8gcm，于是，如图25所示，该蓄势弹簧产生的的预压值至少设定于30gcm到100gcm的范围内。而且最好是该预压值在30gcm到80gcm的范围内。

如上所示，采用本例可以使不敏感区减小，能够检测出低速行驶等情况下的低人力转矩，提高检测精度，因此能够谋求提高控制性能。

下面对转矩传感器的第2例进行说明。

本例的转矩传感器检测最终的人力转矩相应的旋转角度的方法采取使用非接触式的磁检测元件代替使用电位计的接触式传感器，以谋求延长传感器的使用寿命。亦即采取使用检测磁性变化的磁检测元件，同时使磁通量随着旋转而变化的结构，由磁检测元件检测出与该旋转角度相应的磁通变化量，判定与旋转角度相应的人力转矩。于是，基本上使用前面所述的旋转角传感器。

本例的旋转角传感器，如图21或26所示，采取连接于差动齿轮机构的输出轴37的齿轮44a、44b的侧部外周或支持轴36的前端的某一方埋入固定单个的磁体52加以固定，同时在该齿轮44a、44b或支持轴36的外周并且近旁的地方将磁检测元件53固定于框架39一侧的结构。

该磁体52使用温度特性良好的SmCo系磁体，不管环境温度变化如何，都可以得到稳定的磁通量。

又，磁检测元件使用霍尔元件。而且该磁检测元件固定于与人力转矩未输入时的初始旋转角度状态下的磁体位置对应的地方，又在该初始状态下的该磁体52与磁检测元件53之间，确保规定间隔的空气间隙。

因而，上述差动齿轮机构将与人力转矩相应的旋转角度加以变换、输出，连动的齿轮44a、44b或支持轴36一旦旋转，该齿轮44a、44b或支持轴36上固定的磁体52即离开固定于框架39一侧的磁检测元件35，由于两者的距离变大，从磁体52到达磁检测元件53的磁通量减小。由磁检测元件53测定该磁通变化量，可以判定齿轮44a、44b或支持轴36的旋转角度，即判别人力转矩。

又如图27(a)～(c)所示，可采用在与已有的电位计外形大致相同的壳体55a内容纳这些组成部分，用该壳体进行磁屏蔽，以提高检测精度的旋转角传感器55。亦即，这种传感器55在使用磁屏蔽材料做成的壳体55a内收容同轴固定于检测轴38a上的检测圆板55b、固定于该检测圆板55b外周上的磁体52，以及在与该磁体52的初始状态的旋转角度位置对应的外周近旁处的壳体55a一侧固定的磁检测元件53构成。在该情况下可以使电动机等产生的电磁噪声的影响限制在最低限度，因此可以有效地确保良好的测量精度。

又，在本例中霍尔元件使用温度特性良好的GaAs(砷化镓)型的。也就是说，这种霍尔元件根据其使用温度可以知道其输出电压特性变化。而且其输出电压特性与温度的关系因霍尔元件的种类而不同，如图28所示，例如InSb(锑化铟)型的霍尔元件在一定的电流驱动的情况下，其霍尔常数的温度系数为-2％/℃(如该图中的点划线所示)，而GaAs型霍尔元件为-0.06％/℃(如该图中的实线所示)。

即使采用温度特性这样良好的GaAs型的霍尔元件，由于温度的影响检测输出也有一点变化，因此在本例中，连接温度补偿电路，由该补偿电路对霍尔元件的输出电压进行补偿，以确保输出精度。

亦即，如图29所示，该温度补偿电路57由作为磁检测元件53的霍尔元件的输出端子所连接的放大器57a、具有与该霍尔元件53的温度特性相反的特性的温度补偿用的元件57b，以及这些输出端子所连接的运算放大器57c构成。该运算放大器57c的输入侧的正端子连接于放大器57a上，同时负端子连接于温度补偿用的元件57b上，可以补偿上述霍尔元件的温度系数引起的输出变化量。因而，由此可以对放大器57a输出的温度系数引起的变化形成的检测电压值的过大或过小部分，用温度补偿用的元件57b的输出减去或加上，以获得正确的输出电压。

又，上述霍尔元件也可以使用霍尔IC元件。这种霍尔IC元件将利用霍尔效应检测磁场方向的功能和放大检测信号的功能装载于一块IC上构成，进行逻辑输出动作。也就是说，通常在N极靠近霍尔IC时大约有5V的输出，而在S极靠近的情况下输出为0V，对电气噪声的影响的抗干扰能力强，而且也是能够使用该输出直接驱动其他IC元件的检测元件。因此在使用霍尔IC的情况下，采取在上述旋转检测板55b的圆周方向上固定设置规定间隔的多个磁体52、52的结构。作为旋转角的测定动作，该旋转检测板55b相应于人力进行旋转动作，与此同时各磁体52通过霍尔IC近旁，从霍尔IC得到脉冲状检测信号，对该脉冲信号进行计数，以测定旋转角度。也可以采取在驱动该旋转检测板55b旋转的检测轴38a上设置使旋转进一步加剧的齿轮串，使旋转检测板55b在达到最大的人力输入之前旋转几转的结构，使单个磁体多次通过霍尔IC近旁，得到脉冲状检测信号，从而减少磁体的个数。又，在这样使用霍尔IC作为磁检测元件的情况下，根据霍尔IC本身的滞后特性，与霍尔元件相比，将间隙的距离设定得较小，可以谋求提高检测精度。

而且由于不判定磁性的极性，只测定磁通量，所以磁检测元件也可以使用其他利用电流的磁效应的元件，例如MR元件(磁阻元件)构成。

如上所述，采用本例，检测旋转角度的传感器不是使用电位计的接触式传感器，而是采用非接触式的磁检测元件，因此可以延长传感器的寿命。

而且由于不使用会使成本相对增高的电位计，可以降低成本。

还有，把这样的结构收容于具备磁屏蔽的壳体中的情况下，可以抵挡住行驶用的电动机等的磁噪声，因而可以提高传感器的可靠性。

下面对利用驱动力辅助装置的转矩传感器，并在行驶控制等中使用的行驶速度传感器加以说明。

本例的速度传感器的结构，如前面揭示的图17所示，在第1旋转体14(第1旋转构件31)、第2旋转体15(第2旋转构件32)，或如图30所示，在转矩传感器30的输入侧的齿轮33、34、41、42、43的某一方外圆周附近埋设磁体52，同时在与该磁体52对应的一方近旁处固定、设置磁检测元件53，该磁检测元件53的输出端子连接于控制电路。

因此，在转矩传感器30的输入侧的齿轮33、34、41、42、43的某一个上设置的速度传感器的情况下，如图31所示，以磁学检测方法检测出随着该齿轮旋转而转动的磁体52通过设有磁检测元件53的地方，检测齿轮的旋转速度，然后借助于控制电路，考虑从该齿轮到后轮的传递路径的传动比和后轮5的直径，可以计算出车辆的行驶速度。而且在该情况下，也可以测定某一计数时间和下一计数时间的时间差计算出旋转速度，又可以根据某一规定的时间内测定的计数算出。

又由于各齿轮分别借助于传动比加速旋转，所以能够进行高分辨率的速度检测。亦即，为了对以比较低的速度旋转的第1、第2旋转体14、15进行进行高分辨率的速度检测，必须在其圆周上按规定间隔设置多个磁体52，导致成本上升，而在转矩传感器30一侧的某一齿轮上设置的情况下，由于增加速度，即使使用单个磁体也能确保充分的精度，而且减少磁体数目，可以谋求降低成本。

还有，借助于测定第1或第2旋转体14、15某一方的旋转速度，可以判定人力驱动时的行驶速度，但是在该情况下根据直接连结后轮5的第2旋转体的旋转速度判定实际行驶速度更正确。也就是说，最好是将旋转速度测量设在第2旋转体15或与其连接的转矩传感器30的各齿轮34、42中的任何一个上。

又，磁检测元件可以使用通常使用的霍尔元件，也可以使用霍尔IC。

还有，与上述例子相同，也可以采取构成将磁体和磁检测元件设置于轭铁的两端的磁路，把遮蔽该磁通的磁性片设在旋转体侧的结构，以此可以得到同样的效果。

如上所述，采用本例的传感器，检测旋转速度的传感器不是使用接触式传感器，而是使用非接触式的磁检测元件，因此可以延长传感器的寿命。

又，速度传感器设置于转矩传感器输入侧的齿轮上的情况下，该齿轮的旋转速度加快，因此能够进行高分辨率的速度检测。又由于同样的理由，即使单个磁体也能够确保充分的精度，可以谋求降低成本。

下面根据图32和图33对其他速度传感器进行说明。

本例的速度传感器是把预先设置作为电动机旋转位置控制用的电动机旋转位置传感器兼用作为速度传感器的。

该电动机M使用通常的无电刷直流电动机，该电动机的输出借助于电动机驱动电路的斩波控制进行控制。又，这种无电刷电动机，为了检测电动机的旋转位置，通电控制各相的励磁线圈，在转子端面贴着指示转子旋转位置的检测用磁体片，在该检测用磁体片的旋转轨道近旁设置磁检测元件，由该磁检测元件检测检测用磁体片的磁性，从而检测出转子的旋转位置。

也就是说，如图32所示，通电控制电动机M的电动机驱动电路71由设置于电动机M的磁检测元件72、由这些磁检测元件72根据转子芯22的位置检测信号检测转子的旋转位置的转子旋转位置判别电路73、根据该判别电路73来的判别信号和控制电路来的电动机输出指令信号，决定定子芯23的各励磁线圈的切换时间和通电时间的电动机控制电路74，以及具备各回流二极管Da⁺、Db⁺、Dc⁺所连接的P侧的晶体管Ta⁺、Tb⁺、Tc⁺和各回流二极管Da^-、Db^-、Dc^-所连接的N侧的晶体管Ta^-、Tb^-、Tc^-，形成把P侧晶体管和N侧晶体管组合为一组的开关，借助于该开关切换向任意励磁线圈通电的开关电路75构成。于是，电动机控制电路74使开关电路75进行规定的开关动作，依序将三相直流电有选择地向各相的线圈中的两个线圈通电，产生旋转用的磁场，由该磁场对转子芯22进行旋转驱动。

也就是说，首先由位置判别电路73根据各磁检测元件72来的检测信号判别转子22的旋转位置，根据该位置判别电路73来的判别信号，电动机控制电路74决定各相的励磁线圈U、V、W的换流时间。接着根据各换流时间向开关电路75的各晶体管输出开关动作信号，以合适的换流时间向各U、V、W相的励磁线圈提供电流。然后，反复进行这样的动作，经常对转子22的处于旋转方向的前头的位置上的励磁线圈U、V、W进行励磁，以维持转子22的旋转，使电动机M旋转，进行输出动作。

本例的速度传感器如图33所示，为了对这样的无电刷电动机的各励磁线圈进行通电切换控制，把为检测电动机转子的旋转位置而设置的磁检测元件72中的任意一个的输出信号作为速度信号处理使用。亦即在某一磁检测元件72的一侧的输出端子上连接放大器78的输入端子，将该放大器78的输出端子连接于控制电路构成。磁检测元件72使用霍尔元件或霍尔IC。79是为磁检测元件72设定规定的供给电压的电阻器。

因而，可以借助于测定霍尔元件的信号的频率，判别电动机轴21的旋转速度，然后根据从电动机M到后轮5的传递路径中的齿轮的减速比，可以计算出电动自行车1的行驶速度。这是借助于例如只检测某一霍尔元件的信号脉冲，进行计数后算出的。

还有，在电动机没有动作的情况下开始行驶的初期，和开始踩踏板尚未得到检测信号的情况下，根据预定的初始值进行行驶控制。

又，借助于电动机的极数和每一周中励磁线圈的个数的组合，改变检测出的速度信号的处理。

如上所述，采用本例的传感器，在行驶用的电动机使用无电刷电动机的情况下，由于预先为电动机旋转控制用而设置的旋转位置检测手段可以兼用作为速度传感器，不需要追加的电路设备，就可以构成速度传感器，可以谋求结构紧凑并降低成本。

又，该旋转位置检测手段是非接触式的、耐用的检测手段，作为速度传感器可以有同样的耐用效果。

还有，在本例中，以自行车为例对本发明进行说明，但是本发明也适合使用于小艇等和其他使用人力驱动的轻车辆。

下面对使用驱动力辅助装置的车速检测机构加以说明。

本发明的车速检测机构涉及的车速检测手段如图23、图34～图37所示。

在本例中该车速检测手段40还如图19所示，由无电刷电动机M中预先配备的转子旋转位置检测手段90和速度信号变换电路91构成，该转子旋转位置检测手段90输出的转子旋转位置信号由速度信号变换电路进行变换处理，可以得到速度信号。亦即转子旋转位置检测手段90由于经常检测判定某一时刻的电动机转子22的旋转位置，借助于测定转子旋转到下一旋转位置的时间，可以很容易判定转子的旋转速度。从而，如上所述，本例的转子旋转位置检测手段90使用与转子22相对配置的多个霍尔元件X、Y、Z，借助于测定这些霍尔元件X、Y、Z输出的转子旋转位置检测信号的时间间隔，可以检测出电动机转子的旋转速度，亦即检测出自行车的行驶速度。

也就是说，借助于在电动机转子近旁配置的霍尔元件X、Y、Z，判定转子的旋转位置，对各相励磁线圈进行换流，控制电动机的旋转驱动，因此在电动机M工作的情况下可以经常得到转子的旋转位置信号。而在电动机动作时，转子所固定的电动机轴2 1通过减速机构等连接于车辆(后轮)，因此借助于电动机旋转速度的测定，根据从电动机M到后轮5的减速比和后轮5的直径，可以决定自行车的行驶速度。

本例的电动机M中，如图23所示，在电磁力驱动的转子的外周上固定着在圆周方向上分割为二的永久磁体，分别充磁为N极和S极。而检测该转子22的旋转位置的转子旋转位置检测手段90由三个霍尔元件X、Y、Z在转子近旁配置构成，这些霍尔元件X、Y、Z在圆周方向上相隔120度等间隔配置构成，各霍尔元件X、Y、Z分别输出与各霍尔元件X、Y、Z对峙的转子磁体相应的检测信号。因而，这些霍尔元件X、Y、Z输出的转子22的旋转位置信号在转子22等速旋转的情况下，相对于该旋转周期互相之间相位超前60度或落后60度。

而且这样的霍尔元件X(Y、Z)，如图34(1)所示，从霍尔元件X(Y、Z)的c和d输出端子输出的电压分别相互反相，而且对于相反极性的磁通有最大的输出电压峰值。例如，以N极性为负，则N极性的磁通作用于该霍尔元件X(Y、Z)时，从霍尔元件X(Y、Z)的c输出端子可得到负的最大检测输出，在S极性的磁通作用于霍尔元件时，从霍尔元件X(Y、Z)的d输出端子可得到负的最大检测输出。

因此，如图34(2)所示，将霍尔元件X(Y、Z)的c输出端子和d输出端子连接于主要使用运算放大器96的差动放大电路，由该差动放大电路把上述随着转子的旋转而变化从输出端子c和d输出的输出波形变换为与转子的电角度旋转180度相应的方波输出。

亦即该差动放大电路的运算放大器96，其正输入端子通过第1电阻器97a连接于霍尔元件25的正输出端子上，另一端的负输入端子通过第2电阻器97b连接于霍尔元件X(Y、Z)的负输出端子上，又，其负输入端子通过第3电阻器97c接地，还有，运算放大器96的输出端子通过负反馈电阻97d连接于正输入端子上。又，第1电阻器97a和第2电阻器97b设定相同的第1电阻值，第3电阻器97c和负反馈电阻器97d设定相同的第2电阻值，在第1电阻值和第2电阻值之间设定规定的放大比例。因而可以使用这样构成的差动放大电路把输入的霍尔元件X(Y、Z)的两输出端子之间的电压加以放大、输出。

因此，如图35的上部所示，相对于各霍尔元件X、Y、Z，以固定于转子上的磁体的磁极边界为起始点，转子电角度每旋转180度，相应于转子的旋转，该霍尔元件的输出在高电平和低电平之间变换。

于是，借助于对各霍尔元件X、Y、Z判别各霍尔元件X、Y、Z的输出在高电平和低电平之间变换的情况，可以正确判别转子的旋转位置。又，借助于对这些信号进行变换处理，可以检测出转子22电角度旋转60度的时间，测定其信号前沿的时间间隔tn，即可检测出转子22的速度，即电动机的旋转速度。

速度信号变换电路91是将这些霍尔元件X、Y、Z的变换为方波的输出信号变换为速度信号的电路，如图36所示，该速度信号变换电路91，由其一侧的输入端子连接于作为磁检测元件的霍尔元件X、Y、Z的输出端子上，另一侧的输入端子连接于不同的霍尔元件X、Y、Z的输出端子上的第1、第2、第3“异”逻辑元件A、B、C，和将这些逻辑元件A、B、C的输出端子连接于输入端子上的“与”逻辑元件D构成，将各磁检测元件输出的检测信号加以变换，每当转子22电角度旋转60度输出脉冲信号一次。这些“异”逻辑元件A、B、C的两输入端子分别连接于规定的不同的霍尔元件X、Y、Z的输出端子上。即上一级的第1“异”逻辑元件A的一侧的输入端子直接连接于霍尔元件X的输出端子上，同时另一侧的输入端子并联连接于霍尔元件Z的输出端子上。又，当中一级的第2“异”逻辑元件B的一侧的输入端子直接连接于霍尔元件Y的输出端子上，同时另一侧的输入端子并联连接于霍尔元件X的输出端子上。还有，下一级的第3“异”逻辑元件C的一侧的输入端子直接连接于霍尔元件Z的输出端子上，同时另一侧的输入端子并联连接于霍尔元件Y的输出端子上。

又，各“异”逻辑元件A、B、C的直接连接于霍尔元件X、Y、Z上的配线上配设着延迟时间设定得充分短的延迟电路(图示省略)。从而，霍尔元件X、Y、Z中的某一个的输出信号电平一旦变换，从该变换的时刻起，在整个延迟时间里所有的“异”逻辑元件A、B、C的输出均处于高电平状态。

而这些“异”逻辑元件A、B、C的的输出端子连接于“与”逻辑元件D的输入端子上。因此，该“与”逻辑元件D只是在“异”逻辑元件A、B、C同时输出高电平状态的信号的情况下逻辑判断才成立，并输出高电平状态的信号。

因而，如图35的最下级所示，借助于这样构成的速度信号变换电路91，可以得到随着转子22的旋转，以从各霍尔元件X、Y、Z输出的高电平信号或低电平信号变换为另一电平的信号的时刻作为触发时刻，在规定的时间内维持高电平的脉冲信号。

亦即如图37所示，一旦各霍尔元件X、Y、Z的输出状态发生变化，与此相应，各“异”逻辑元件A、B、C的输出也发生变化，但是在规定的延迟时间内，所有的“异”逻辑元件的输出都维持高电平状态，因此能够从后级的“与”逻辑元件D输出速度脉冲信号。

如该图中的最左列所示，霍尔元件X的输出维持低电平，霍尔元件Z的输出维持高电平，霍尔元件Y的输出从低电平变换为高电平时，上一级的第1“异”逻辑元件A的输出维持高电平信号状态，当中一级的第2“异”逻辑元件B的输出在规定的延迟时间后从高电平变换为低电平，而下一级的“异”逻辑元件C的输出立即从低电平变换为高电平。

因而，在该规定的延迟时间内，所有的“异”逻辑元件A、B、C输出高电平信号，“与”逻辑元件D的比较成立，从该“与”逻辑元件D输出高电平信号，然后经过规定的延迟时间后“与”逻辑元件D的输出恢复低电平信号状态。

其结果是，相应于转子的60度旋转，可以得到以各霍尔元件X、Y、Z输出的检测信号上升和下降的脉冲前沿和后沿为触发的脉冲信号。

于是，测定进行了这样变换的图35最下一行所示脉冲信号的脉冲发生时间间隔tn，就可以得到电动机的旋转速度，也就是可以得到自行车的行驶速度。亦即，使用内藏于控制电路19的定时器功能，可以测定时间间隔tn，在该时间间隔tn长的情况下车速相对较低，随着该时间间隔tn变短，车速增大。

下面对这样的电动自行车的动力单元11的辅助驱动的控制动作进行说明。

骑车人一旦向电动自行车输入人力，电动机即据此对人力进行助动。在这种情况下如图38(1)所示，自行车的行驶速度在各行驶速度区域变化，而且这样的人力驱动力输入是由骑车人脚踏间歇性进行的，因此不是恒定的，呈有强有弱的脉冲波形状。

然后，随着电动机的动作，转子旋转位置检测手段90输出转子旋转位置检测信号。接着该转子旋转位置检测信号由速度信号变换电路91进行变换处理，变成速度脉冲信号，检测车速。然后电动机电流指令生成电路93根据该车速数值设定由电动机输出辅助人力的辅助比例(参照图38(2))。将转矩传感器30测出的人力检测值乘以该设定的辅助比例，决定实际需要的电动机辅助输出(参照图38(3))。然后设定使电动机M进行该电动机辅助输出的电动机电流指令值，该指令值被输出到电动机驱动信号生成电路94。

还有，电动机开始辅助动作时，在电动机停止的情况下预先设定辅助比例。

然后电动机启动信号生成电路94，根据该电流指令值和转子旋转位置检测信号生成电动机驱动信号，该电动机驱动信号输出到电动机驱动电路20。

电动机驱动电路20根据该电动机驱动信号进行通电控制，向电动机M提供动力。

其结果是，从电动机M输出与骑车人输入的人力以及与该时刻的车速相应的电动机辅助输出追加、合成于人力(参照图38(4))。

而且，兼用作车速检测手段的转子旋转位置检测手段90不限于上述手段，可以使用向来使用的各种检测手段。

亦即，可以使用例如，在转子上同轴固定，在圆周方向交叉充磁为N、S极的检测圆板，和在该检测圆板的近旁设置使用霍尔元件的磁性传感器构成的转子旋转位置检测手段。在该情况下可以随着转子的旋转得到精细的旋转脉冲信号，可以提高测量装置的分辨率，提高检测精度，提高速度检测的正确程度。

又，转子旋转位置检测手段也可以使用采用光遮断器方式的检测手段。这种所谓光斩波器方式的转子旋转位置检测手段由与转子同步旋转的圆盘状的检测圆板、隔着该检测圆板设置的发光二极管，和接受其发光的光敏晶体管构成，该检测圆板的外圆周侧的规定位置上设置多个狭缝。因而，随着转子的旋转，检测圆板旋转，在旋转到设置狭缝的位置时，来自发光二极管的光线通过检测圆板的狭缝到达光敏晶体管，光敏晶体管输出检测信号，因此可以判断转子旋转到设置狭缝的旋转位置上。

然后，测定由这样的光遮断器方式的转子旋转位置检测手段得到的旋转位置信号的时间间隔，可以得到速度信号。

因而，在这种情况下，旋转位置检测手段是用光学方法检测随着设置于转子上的检测圆板的旋转，在圆周方向上转动的狭缝的，所以不需要模拟/数字变换手段，可以使电路结构简化。而且该检测手段由于使用光学检测方法，可以不受周围的电磁噪声的不良影响，同样，由于有防止在其工作时向周围散布电磁噪声的电磁屏蔽，可以装进电动机中构成一体。也就是说，即使配置于电动机线圈等的近旁，也不会妨碍电动机工作时的旋转磁场，因此可以谋求装置紧凑化。

还有，作为旋转位置检测手段，也可以应用于使用一般的光学方式或磁学方式的速度FG(频率发生器)的情况，该速度FG能够随着转子的旋转输出非常精细的脉冲串。又，在该情况下，从该速度FG的检测信号得到速度信号的办法可以使用模拟处理技术，即用F/V变换器(频率/电压变换器)将检测信号处理变换为模拟电压，作为与电压有关的速度信息的方法，和数字-计数处理技术，即照原样对某一单位时间内的脉冲发生数目进行计数，以该计数的多少作为速度信息使用的方法等。

而且，借助于同样的办法，当然还可以使用于，利用随着转子的旋转在励磁线圈发生的反电动势判定转子旋转位置，得到下一模式通入励磁线圈的换流信号的无位置传感器制的无位置传感器-无电刷直流电动机。

又，处理上述这样的检测模式以外，也可以使用于具备转子每旋转一周输出单一的检测脉冲的传感器的转子旋转位置检测手段。还有，传感器用作转子旋转位置检测手段以外的用途时，只要是具有这样的检测功能的，只仅通过该信号的变换处理，也可以兼用作为速度传感器。

如上所述，采用本例的电动自行车，合理地配置传递人力的人力驱动手段、在预定条件下辅助人力的无电刷直流电动机和转矩传感器等各主要构成部分，将其收容于成一整体的壳体中，以此可以得到作为整体十分紧凑的辅助驱动装置。

也就是说，由于把小型而且重量轻的电动机与曲轴平行地收容于壳体内，从电动机传递到曲轴的旋转驱动力能够方向不变地平稳传递、追加，又，有效地利用两旋转轴之间的空间合适地配置电动机减速机构，并将转矩传感器作为驱动力的传递机构的一部分装入，以减小转矩传感器所需的空间，这些做法的结果是，能够作成电动自行车最合适的辅助驱动机构。

又由于辅助人力行驶的电动机使用耐用性和可靠性优异的无电刷直流电动机，自行车的耐久性和可靠性也同样可以充分保证。

还由于在行驶用的电动机中将无电刷直流电动机中预先配备的旋转位置检测手段兼用作为速度传感器，所以不需要专用的速度传感器和这些机器使用的配线就能够构成速度传感器，省去准备用于配置速度传感器的空间和配线等手续，可以谋求节省空间和成本。也就是说，将转子旋转位置检测手段输出的转子位置检测信号合适地进行变换处理，可以很容易地得到速度信号。

又，该旋转位置检测手段作为电动机的主要构成部件，使用可靠性良好的装置，而且使用可靠性良好的非接触式检测方式的装置，所以速度传感器同样可以得到很好的耐用性和高度的可靠性。

而且由于检测行驶速度的车速检测手段收容于电动机壳体中得到充分的保护，不会直接受到风雨等外部自然环境的不良影响和车辆行驶时扬起的灰沙、尘土的不良影响，可以避免损害可靠性引起检测错误，避免装置的寿命缩短。

同样，作为无电刷电动机中已有的主要构成部件的转子旋转位置检测手段兼用作为速度传感器，因此，只要是无电刷电动机，就可以广泛使用。也就是说，不管电动机的大小如何，例如可以使用于小型、重量轻的电动机，同时也可以使用于已有的电动机，只要增加将位置检测手段的检测信号变换为速度值处理的附加电路，就可以方便地使用。

还有，在本例中虽然是以在自行车上的应用为例对本发明进行说明，但是本发明也适于使用在小艇等和其他使用人力驱动的轻型车辆。

下面根据图39和图42对本发明涉及的驱动力辅助装置的转矩传感器零点调整机构的第1具体例进行说明。

本例的零点调整机构采用在使电动自行车开始动作的电源接通时转矩传感器检测出的转矩值作为零点保持，此后，在电源被切断之前一直使用该保持的零点值对目前检测出的人力转矩值进行修正。

该零点调整机构如图39的电路方框图所示，连接于人力传递系统，由检测踏板输入的人力的转矩传感器30的输出端子和控制电路19的输入端子之间配设的电路101构成，如上所述，在该控制电路19的另一侧的输入端子上连接着车速检测手段40，在其输出端子上，连接着与辅助人力用的电动机M连接，对该电动机输出进行控制的电动机驱动电路20。借助于该电路101，维持电源接通时转矩传感器30输出的人力转矩值，以该人力转矩值作为零点修正值，使用该零点修正值对后来检测出的人力转矩值进行修正，把修正了的人力转矩值输入控制电路19。

亦即，实现该零点调整机构的电路101由输入端子103a连接于从转矩传感器30的输出端子连接到控制电路19的信号线分叉出来的线上的零点保持电路103、串联连接于比该信号线分叉点更加靠近电动机一侧，且与零点保持电路103的输出端子103b连接的加减法器105，以及连接于零点保持电路103的保持输入端子103c上，与电源开关8a连动的通断式连动开关107构成。

于是，零点保持电路将电源接通时转矩传感器30输出的人力转矩值作为零点值保持，同时由加减法器105将这以后转矩传感器30输出的检测信号减去该保持的零点值进行修正，将该修正的人力转矩值信号Tn输入控制电路19，以控制电动机M的输出。

该零点保持电路103，具备并联连接于转矩传感器30的输出端子上的输入端子103a、连接于加减法器105的输出端子103b、连接于与电源开关8a连动的连动开关107的保持输入端子103c，根据该保持输入端子103c的输入状态，或将输入的信号保持并输出，或将输入的信号原封不动地输出。

又，输出端子连接于该零点保持电路103的保持输入端子103c的连动开关107与使用者接通或切断电源开关8a的动作连动进行切换，输出高电平信号或低电平的信号。即该连动开关107在电源开关8a处于切断状态时，执行连接规定电源电压的动作，将高电平信号输入保持输入端子103c。另一方面，一旦电源开关8a变成接通状态，与其连动，该连动开关107解除与该电源的连接，同时连接到接地端子上，向保持输入端子103c输入低电平信号。

而且，该零点保持电路103做成在其保持输入端子103c的输入状态发生变化的情况下进行完成规定动作的信号沿动作，而且以从高电平变化为低电平的脉冲沿(即脉冲后沿)作为动作的触发。也就是说，该该零点保持电路103在其保持输入端子103c的输入状态为高电平时将输入端子103a输入的信号原封不动地从输出端子103b输出，另一方面，在该输入状态从高电平变成低电平时，在从高变为低之前片刻，该零点保持电路103的输入端子103a输入的信号作为零点值保持在零点保持电路中，从输出端子103b继续输出该保持的信号。

其结果是，该零点保持电路103在电源开关8a变成接通的瞬间，保持在该时刻的转矩传感器30检测输出的检测信号，此后在电源开关8a切断之前输出端子103b输出该保持的检测信号。

于是，可根据用该保持的零点值进行过修正的转矩信号Tn控制电动机M。

也就是说，转矩传感器30的输出端子连接于加减法器105的正输入端子上，同时该零点保持电路103的输出端子连接于加减法器105的负输入端子上，该加减法器105的输出端子连接于控制电路19。

因而，用该加减法器105从转矩传感器30输出的输出信号减去该保持的零点值，作为修正了的转矩信号Tn。然后根据该转矩信号Tn和各种传感器的检测值决定辅助人力的电动机辅助输出，进行电动机M的驱动控制。

下面对用这样的电路101构成的转矩传感器零点调整机构的动作进行说明。

图40表示装载于自行车的转矩传感器检测骑车人从踏板输入的人力驱动力后，输出的信号波形。

还有，该转矩传感器如前所述设定输出动作，使之与骑车人从踏板输入的人力驱动力的大小成比例，如果输出电压发生变化，人力驱动力变大，则输出电压与其成比例上升，同时如果人力驱动力变小，则输出电压与其成比例下降。

又，骑车人踩踏板向自行车输入的人力驱动力由于该踏板的旋转角度位置不同而导致踏板能够输入的人力驱动力的大小不同，所以即使从踏板连续输入人力，在行驶中转矩传感器检测出的人力驱动力通常成为脉动波状的转矩传感器信号波形T。

而且，在图40中，假定在时间t＝0接通使辅助人力的装置开始动作的电源开关8a，这时骑车人没有从踏板输入人力驱动力。

因此，转矩传感器零点调整机构将该t＝0时刻的转矩传感器输出电压T0加以保持，以此作为零点值L0。

于是，该时刻以后的转矩传感器输出的人力驱动力值，用转矩传感器零点调整机构保持的零点值L0修正。

例如在t＝tA的时刻，用于电动机控制的人力驱动力值为从该时刻转矩传感器的输出电压减去作为零点值L0保持的T0得到的值，即TA。

图41为说明t＝0的时刻使用者故意加着人力接通电源的情况下的动作说明图。

在这样的情况下，也将t＝0的时刻的加着人力的转矩传感器的输出电压T0’作为零点值L0’保持，并将该零点值用于修正。

因而，作为t＝tB时刻的人力驱动力输出的是该时刻的转矩传感器的电压值减去作为零点值L0’的T0得到值TB’，该值TB’用于电动机控制。

但是在该情况下，作为更加正确的零点值L0，存在着比这更低的转矩传感器输出电压T0，由t＝tB时刻的转矩传感器输出电压减去该T0得到的值理应是正确的人力驱动力TB。

因此，所输出的TB’比实际值TB小，但是由于电动自行车采取，最大限度只能是电动机助动的驱动力与这里检测出的人力驱动力的大小相同的结构，辅助人力的电动机驱动力小至少可以防止电动自行车飞驰的危险。

还有，即使骑车人失误，在加着某一人力的情况下接通电源，当然由于同样设定有零点值，可以防止电动自行车发生危险。亦即，在已有的零点修正的情况下，相应于比较大的人力会突发性追加比较大的电动机助动力，因此在行驶时会失去平衡，在停止时电动自行车会突然起动。但是，采用本例，由于动作如上所述，可以避免发生这样的事态。

但是，这样的电动自行车中，有时转矩传感器的机械机构锁住，或传送人力转矩的检测信号的配线短路，因而发生故障，转矩传感器总是输出表示在输入人力转矩的信号。在这样的情况下，如图42(a)所示，不管人力转矩(如实线所示)的输入状态如何，转矩传感器检测出的人力检测值(如虚线所示)变成固定值。

其结果是，驱动力辅助手段继续输出助动力，由于总是追加一定的电动机辅助输出，电动自行车就不是处于辅助人力行驶的状态，而是处于违反骑车人的意志自行的状态。特别是在发生这样的故障时一旦接通停止着的电动自行车的开始辅助人力的动作的电源开关，不管骑车人是在上车还是下车，电动自行车突然起动。因而，这不但违反电动自行车概念的规定，而且突然起动，或在行驶中刹车变得难于起作用，在安全上极其危险。

而且即使没有产生这样程度的故障，在给转矩传感器的平稳动作招致障碍的情况下，电动机的辅助驱动控制变得不能平稳继续，而且可能损害骑车人舒适的行驶感觉。

例如在转矩传感器的机构上可动的部分处于半固定状态(可动部分或处于通往该部分的中途的各种可动构件的移动、旋转等机械性动作缓慢的状态)的情况下，该可动部分不能迅速跟踪人力输入的减少而动作，产生人力检测值与实际不符合的情况。也就是说，相应于人力转矩的减少，可动部分不能跟踪到人力转矩未输入的初始位置进行复原动作，在其复原途中有下一人力转矩输入的情况下，如图42(b)的虚线所示，该转矩传感器输出的人力检测值为不比固定值低的锯齿状波形，不仅电动自行车部分地自行，而且由于辅助驱动手段追加锯齿波状的辅助输出，骑车人会感到不舒服。

又，即使转矩传感器顺利动作，在机械上可动的部分夹入异物，可动部分不能相应于人力转矩的减小完全复原到未输入人力转矩的初始位置的情况下，如该图中的(c)的虚线所示，该转矩传感器输出的人力检测值不会低到一定值以下，产生同样的问题。又，在该情况下即使骑车人停止人力转矩的输入，转矩传感器检测出的人力检测值也不会低于固定值，因此，产生与图42(a)相同的状态，车辆变成自行状态。

但是，采取本例，即使在产生这样的机械故障的转矩情况下，由于通常在动作开始时进行零点设定，可以防止上面所述的电动自行车变成自行状态的情况发生，同时降低对人力的辅助比例，可以减少不舒适的感觉。

也就是说在发生转矩传感器的结构上的或配线上的故障，传感器总是输出固定的人力值的情况下，采用本例，把该固定的人力值选作为零点值，因此可以不进行电动机辅助，可靠地防止自行。由于能够防止自行，同样，由于能够防止突然起动，同时又不妨碍在行驶中进行刹车，因此能够充分确保安全。

而且转矩传感器结构上可动的部分处于半固定状态，在从转矩传感器输出的人力输出值为不低于固定值的锯齿波形状的输出的情况下，同样由于把该锯齿波形状中的最小值选作为零点值，可以可靠地防止自行，可以确保安全，同时由于电动机助动的比例相对于锯齿波形来说较低，能够减少不舒服的感觉。

还有，即使在转矩传感器机构的可动部分夹有异物，转矩传感器输出不低于固定值以下的山峰状波形的人力输出值的情况下，至少也把该山峰状波形的人力输出值中的最小值采用作为零点值，因此可以可靠地防止自行车自行，可以确保安全，同时由于电动机助动的比例相对于山峰状波形的人力输出值较低，可以减少不舒服的感觉。

如上所述，采用驱动力辅助装置的转矩传感器零点调整机构的第1具体例，在使电动自行车开始动作的电源初次接通时，转矩传感器最初检测出的人力转矩值被选作为零点值，因此能够可靠地防止电动自行车自行，同时可以谋求降低成本。

亦即，转矩传感器零点调整机构不使用机械式的调整机构或电气调整元件，而且在组装时不进行调整，而在每一次接通电动自行车电源开始动作时自动进行调整。

因而，转矩传感器初次动作时检测出的值被选用作为零点值，用该零点值修正转矩传感器检测出的人力转矩，所以可提高安全性，防范人为地非法改装使其自行。也就是说，即使将转矩传感器机构的可动部分加以改装，固定在不断有人力输入的位置状态上，由于本例的零点调整机构把不真实的输入位置状态作为零点位置再度设定，可以阻止自行车自行。

又由于不需要专用的机械式调整机构或电气调整元件，可以减少零部件数目，降低零部件成本，同时由于不需要在组装时进行调整，可以减少工序，从而提高生产效率，并降低组装成本，提高经济效益。

而且即使转矩传感器的特性随着时间有所变化，由于在每一次开始使用时自动进行零点调整，可以避免由于特性随着时间变化而造成的不良影响。同样由于骑车人等不需要再度进行调整，可以简化操作。

还有，在转矩传感器本身发生机械故障的情况下，也至少能够防止电动自行车自行和高速行驶。也就是说，不管转矩传感器发生配线上的或机械性的障碍，人力的输入状态如何，在转矩传感器的输出值不低于固定值的情况下也至少将该固定值以上的值选作为零点修正值，因此可以可靠地防止电动自行车自行，而且同样，由于违反骑车人的意志的自行得以防止，安全性也能够充分确保。可以提高电动自行车的完整程度。

又，在骑车人故意或由于失误而输入比较大的人力时接通使对人力的助动开始的开关的情况下，也采用以该开始时的比较大的人力为零点值，因此能够防止突然加上大的电动机辅助驱动力，避免电动自行车突然加速和突然发动，可以提高安全性能。

下面根据图43和图44对驱动力辅助装置的转矩传感器零点调整机构的第2具体例进行说明。本例的零点调整机构是用软件程序实现上述第1具体例的调整机构的功能动作的。本例的转矩传感器零点调整机构具有，能够对转矩传感器检测出的人力值信号进行数字变换，借助于使用与上述第1具体例相同功能的处理程序的微处理器对该数字化的人力值信号进行修正的结构。

亦即，如图43的电路方框图所示，以该软件进行调整动作的情况下的电路111，与第1具体例一样，配设于转矩传感器30和控制电路19之间，一旦图示中省略的电源开关8a接通，即能够开始其处理动作。

该电路111由连接于转矩传感器30的输出端子上的A/D变换器113、连接于该A/D变换器113的输出端子上的微处理器115，以及连接于该微处理器115的存储器117构成，该微处理器115的输出端子连接于控制电动机M的辅助输出的控制电路19上。

该A/D变换器113把转矩传感器30输出的模拟信号变换为数字信号，输入微处理器。亦即该转矩传感器30的检测信号具有与人力转矩相应的高低电压，该电压由A/D变换器113变换为以规定的量化比特数作数值表达的数字信号，使得进行程序性的处理成为可能。

又，该微处理器115使用具有一般规定运算能力的微处理器，该微处理器具备从外部输入信号，将运算处理过的信号向外部输出的I/O接口，同时通过专用的存储器总线连接于存储器117。

该存储器117由预先存储本例的处理程序的只读存储器和保存程序运算用的可变的变数数据等的可读写存储器构成。

因而，由转矩传感器30检测输出的入力值信号经A/D变换器113变换为数字信号，被输入微处理器115，该微处理器115用存储器117存储的程序和数据对经过数字化变换的人力输出信号进行修正，根据该修正的人力值信号等，控制电路19对电动机辅助输出进行控制。

图44是表示使用图43所示的结构的电路进行零点调整的情况下的程序动作流程图。

该图43的微处理器115执行图44的流程图的程序动作，进行与图43的电路相同的零点调整动作。

在该图44所示的流程图的步骤P101，骑车人一旦接通使对人力的辅助装置开始动作的电源开关8a，同样，转矩传感器零点调整机构的电路即变成动作状态，本程序的处理即开始执行。

即，接通电源后，马上进行步骤P102和步骤P103组成的初始化处理。

首先，在步骤P102取得在电源接通后瞬间转矩传感器30检测出的人力转矩值Tin。

接着，在步骤P103把该取得的人力转矩值Tin作为零点值保持于变数L0。

然后，从以后的步骤P104到步骤P106就是用动作开始时保持的零点值L0对检测出的人力转矩值进行修正的主要程序循环，本程序继续进行该循环的处理一直到使用者等切断电源为止。

首先，在步骤P104取得转矩传感器30检测出的当时的人力转矩值Tin。

接着，在步骤P105从该人力转矩值Tin减去零点值L0，算出以该零点值L0为基准的修正后的转矩输出值Tout。

最后，在步骤P106根据该修正过的转矩输出值Tout和各种传感器检测值进行电动机M的输出控制，然后处理回到步骤P104。

还有，已经使用微处理器作为电动自行车的行驶控制电路，在处理能力有多余的情况下，也可以采用使该微处理器进行本例的处理的结构，这在下面所述的以软件程序实现电路结构的第4、第6、第8具体例也相同。因而，在这种情况下能够简化配线和电路结构等，对所需要的空间、可靠性和成本是有利的。

如上所述，采用本例的零点调整机构，不仅可以得到与上述第1具体例相同的效果，而且由于将转矩传感器检测出的人力信号数字化，用软件程序对该数字人力信号进行同样的修正，所以能够灵活应付设计变更或对人力辅助的比例变更等情况。

也就是说，即使是例如自行车的大小或电动机输出改变，也不改变附属电路，只变更程序就能够把电动机的输出控制在合适的程度。

又由于这样的程序内藏于只读存储器中，使得程序和数据难于解读和变更，因此能够进一步提高对试图使其自行的非法改装的抵御能力以保证安全。

下面根据图45和图46对驱动力辅助装置的转矩传感器零点调整机构的第3具体例加以说明。

本例的零点调整机构将经常保持的零点值与当时检测出的人力转矩值加以比较，在人力转矩值比以前的零点值小的情况下，重新采用该人力转矩值作为转矩传感器的零点值。

该零点调整机构与上述第1具体例一样用电路实现，该电路121如图45所示，主要是在第1具体例的电路101上增加将零点保持电路103保持的以前的零点值与作为新零点值的候补的当时的人力转矩值作比较，使零点保持电路103进行新的保持动作的比较器123构成。

而且在接通使电动自行车和主电路动作的电源时，与第1具体例一样，由零点保持电路103将电源接通后的瞬间转矩传感器检测出的检测值作为零点值保持，把该初次测得的检测值暂时用于控制，这在后面的第5具体例、第7具体例也是一样的。

图45的电路121，与图39的电路结构相同，配置连接有零点保持电路103、加减法器105和连动开关107，再增加比较器123及把该比较器123来的动作信号和接点开关107来的动作信号合成为单一的动作信号的“或”逻辑元件125构成。

然后，用比较器123根据对转矩传感器30输出的人力转矩信号，即与此相同的零点电路103的输入端子103a输入的人力转矩信号与零点保持电路103的输出信号作比较判定，新追加生成输入零点保持电路103的保持输入端子103c输入信号。

该比较器123的负输入端子连接于从转矩传感器30连接到控制电路19的信号线上，这个连接点设定于该信号线上分叉连接到零点保持电路103的输入端子103a的分叉点与配设在该信号线上的加减法器105之间。又，该比较器123的正输入端子连接于零点保持电路103的输出端子50和加减法器105的负输入端子的连接线的中间。该比较器123的输出端子123a连接于“或”逻辑元件125的一输入端子上。

同样，与电源开关8a连动的连动开关107的输出端子连接于“或”逻辑元件125的另一输入端子上，该“或”逻辑元件125的输出端子连接于零点保持电路103的保持输入端子103a上。该“或”逻辑元件125对这些比较器123的输出信号和连动开关107的输出信号作“或”逻辑比较，将单一的动作信号输入零点保持电路103。

然后，该比较器123在其正输入端子输入的基准值比其负输入端子输入的比较值大或相等的情况下比较器123的比较不成立，其输出端子输出高电平信号，而在其正输入端子的输入值比其负输入端子的输入值小的情况下，比较器123的比较成立，其输出端子输出低电平信号。

因而，该比较器123的输出动作是，在与转矩传感器30重新检测，输入零点保持电路103的输入端子103a的值相同的人力转矩值比已经保持于保持电路103，从同一输出端子103b输出的零点值大(或相等)的情况下，向保持电路103输出维持其动作的高电平信号，而另一方面在比其小的情况下，则向保持电路103输出使其进行新的保持动作的从高电平变化为低电平的信号。

与此联系的零点保持电路103的动作是，在电源接通后到电源开关8a断开之前，以及到重新设定零点值的保持信号输入之前，将零点保持电路103内保持的检测信号从输出端子输出。而且该零点保持电路103在电源接通时与上述第1具体例相同，将该电源开关8a接通的瞬间，转矩传感器30检测输出的检测信号作为零点值保持。

也就是说，在电源接通的时刻，低电平信号继续从比较器123输出，而随着电源开关8a的动作，从连动开关107输出从高电平变为低电平的信号，这些双向信号被输入“或”逻辑元件125。因此，从“或”逻辑元件125输出从连动开关107输出的高电平变成低电平的信号，该信号输入零点保持电路103的保持输入端子103c，零点保持电路103即执行保持动作。

而且不限于此，也可以采用，在接通电源开关的动作开始时零点保持电路将预先任意设定的规定值加以保持的结构。

接通这样的电源以后，零点保持电路103，在转矩传感器30得到的检测值比已经在零点保持电路103内保持的零点值大的情况下仍然继续输出原来保持的零点值，同时，在转矩传感器30得到的检测值比零点保持电路103内保持的零点值小的情况下，将该转矩传感器30得到的检测值作为新的零点值，取代原零点值保持。

该零点值的再设定动作，首先由比较器123比较判定转矩传感器30得到的检测值比零点保持电路103输出的零点值小，然后比较器123的输出信号从高电平变为低电平输出。接着，在连接于该比较器123的下级的“或”逻辑元件125的一个输入端子上持续输入来自连动开关107的低电平信号，因此比较器123的输出信号变成了主要的，从高电平变成低电平的信号从该“或”逻辑元件125输出到零点保持电路103的保持输入端子103c。其结果是，零点保持电路103执行保持动作，其输入端子103a输入的来自转矩传感器30的检测值被作为新的零点值保持于零点保持电路103，该再设定的零点值从零点保持电路103输出，用于修正。

以这样的动作对转矩传感器30得到的检测信号进行修正，计算转矩值信号Tn时使用的零点值经常可以作为转矩传感器30能够得到的最小输出值。

下面对由这样的电路121构成的转矩传感器零点调整机构的动作进行说明。

图46与上述第1具体例一样，画出转矩传感器对骑车人以踏板输入的人力进行检测得到的输出信号波形，在辅助人力的装置动作时，经常保持转矩传感器输出电压的最低值，这一数值被采用作为零点值进行修正处理。也就是说在时间t＝0时，使辅助人力的装置开始动作的电源开关8a接通操作正在进行，而这时骑车人的人力已经从踏板输入电动自行车，该人力的输入状态是，踏板的旋转位置大致在水平位置附近，人力输入上升到最大值的途中的状态。

然后，把电源接通后瞬间的转矩传感器输出电压值T01加以保持，以该值T01作为t＝t0～ta的时间内的零点值L01用于修正。

也就是说，例如t＝t1时刻的人力驱动力是该时刻转矩传感器检测输出的检测电压减去零点值L01得到的值T1。

这T1是比实际人力驱动力小的值，但是由于在t＝ta～tb的时间内转矩传感器的输出电压持续低下，低于零点值L01，所以被依序更新，在执行数值的最低点的t＝tb的时刻，重新存储保持输出电压值T02作为零点值L02，该零点值L02被使用于修正。因而，t＝t2时刻的人力驱动力为T2。

这T2也是比实际人力驱动力小的值，但是由于在t＝tc～td时间内转矩传感器的输出电压持续低下，比零点值L02小，所以再次在t＝td的时刻将输出电压值T03作为零点值L03保持，该零点值L03被使用于修正。因而，在t＝t3时刻的人力驱动变成T3，这以后，由于转矩传感器的输出电压不低于所保持的零点值L03，所以L03被确定为最后的零点值。

这样做，取得更加正确的零点值，可以提高转矩传感器的检测精度和可靠性，也可以相应于这些重要因素的提高，谋求电动自行车行驶控制性能随着提高。

如上所述，采用本例的零点调整机构，不仅可以得到与上述第1具体例相同的效果，而且经常把动作中转矩传感器检测出的人力转矩中的最小值作为零点更新使用，可以取得更加正确的零点值，可以使电动自行车的行驶控制更加合适。例如，在电源最初接通时采取的零点值不正确的情况下，也可以将该零点值与后来转矩传感器检测出的最小的检测值作比较，更新为更加正确的零点值。

此外，不仅能够在转矩传感器发生机械故障，转矩传感器异常动作的情况下充分确保安全，而且在这种情况下，骑车人接通着电源排除故障时，也能够自动重新设定正常动作的对应于转矩传感器的零点值，可提高操作性能。也就是说，转矩传感器在机械上半固定的情况下，或恢复未输入状态的跟踪动作迟缓的情况下，也能够可靠地防止变成自行状态，同时在这样的传感器故障自然地或人为地消除的情况下，能够重新自动设定零点值。

下面根据图47对驱动力辅助装置的转矩传感器零点调整机构的第4具体例加以说明。

本例的零点调整机构与第2具体例相同，用软件程序实现上述第3具体例的调整机构的功能动作。

又，本例和下述第6具体例、第8具体例中使用与第2具体例使用的图43所示的电路相同的电路，其说明省略。

图47是表示用图43所示的电路实现图45所示结构的电路时所必需的软件处理流程图。

在该图47的步骤P201，骑车人一接通对人力的辅助装置开始动作的电源开关8a，转矩传感器零点调整机构的电路在该时刻即变成动作状态，开始主程序的执行处理。

首先，与上述第2具体例相同，在该电源接通时进行初始化处理。步骤P202取得电源接通后瞬间的转矩输入值Tin。在下一步骤P203，将该取得的Tin作为零点值变成为变数L0。

然后，从接着的步骤P204到步骤P208，就是判断动作开始时保持的零点值L0是否重新设定，同时根据该保持的或更新的零点值L0修正检测出的人力转矩的主程序，在骑车人切断电源之前，主程序继续进行这一循环的处理。

首先，在步骤P204取得转矩传感器检测的当时的人力转矩值Tin。

接着，在步骤P205，将现在所保持的零点值L0与新检测出的人力转矩值Tin作比较，判断对零点值L0更新否。

也就是说，在人力转矩值Tin与零点值L0相等或较大的情况下判定为不更新零点值L0，保持原来的值进入步骤P207。

而在人力转矩值Tin比零点值L0小的情况下，判定为更新零点值L0，进入步骤P206进行处理。在该步骤P206，将人力转矩值Tin作为新的零点值L0保持、更新，并进入步骤P207。

然后，在步骤P207，从该人力转矩值Tin减去保持和以前一样或更新的零点值L0，计算出以该零点值为基准修正过的转矩输出值Tout。

最后，在步骤P208，根据该修正过的转矩输出值Tout和各种传感器的检测值进行电动机M的输出控制，并处理回到步骤P204。

如上所述，采用本例的零点调整机构，不仅可以得到与上述第3具体例相同的效果，而且与第2具体例一样，用软件程序实现着第3具体例的处理内容，因此在各种条件变化的情况下也只要变更该程序就能够对付，能够灵活适应。

下面根据图48和图49对驱动力辅助装置的转矩传感器零点调整机构的第5具体例加以说明。

本例的零点调整机构在预定的规定时间内，把转矩传感器输出的检测值中的多个最小值加以保持，把这些数的平均值作为转矩传感器的零点值采用。

实现该零点调整机构的电路131如图48所示，在第5具体例的电路结构中，将前级比较器比较判定的作为零点值的候补的最小值存储规定的数目，同时追加对所存多个最小值计算平均值并加以输出的运算器133而构成。

图48的电路131与图45的电路121一样，具备连接配置的零点保持电路103、加减法器105、连动开关107、比较器12，和“或”逻辑元件125，而且在该“或”逻辑元件125的后级追加运算器133。运算器133根据“或”逻辑元件125输出的保持动作信号，存储保持转矩传感器30检测输出的检测值中的最小值，同时计算所存储保持的这些最小值的平均值，将该平均值输出到零点保持电路103，并且输出使该零点保持电路103执行保持动作的指令。

该运算器133具备接受其运算动作信号的动作输入端子、接受计算的检测值的数据输入端子、输出使该零点保持电路103执行保持动作的指令信号的动作输出端子，以及输出该零点保持电路103保持的计算值的数据输出端子。

而该运算器133的动作输入端子连接于“或”逻辑元件125的输出端子上，其数据输入端子与连接转矩传感器30的输出端子和控制电路19的信号线的分叉线连接，其动作输出端子连接于零点保持电路103的保持输入端子上，其数据输出端子连接于零点保持电路103的输入端子上。

还有，在本例中，零点保持电路103的输入端子为此连接于运算器133的数据输出端子上，而没有连接于转矩传感器30的输出线上。

又，该运算器133在其动作输入端子的输入状态从高电平变化为低电平的情况下，开始进行运算输出动作。于是，该运算器133的运算输出动作首先是将数据输入端子输入的值加以存储保持，同时，对存储的数值的个数进行计数，在达到规定数目时，将这些存储的数值相加，其和除以数据的个数，计算出平均值。然后，从该数据输出端子输出该计算出的平均值，同时从该动作端子输出使零点保持电路103执行保持动作的指令信号。又，该运算器133在数据个数超过规定的数目的情况下至少使来自动作输出端子的指令动作停止。

因而，零点保持电路103的动作与第3具体例相同，在转矩传感器30的检测值比已经在零点保持电路103保持的零点值大的情况下继续输出原封不动保持着的零点值。但是在转矩传感器30的检测值比在零点保持电路103保持的零点值小的情况下，由运算器133存储保持该输出值直到达到规定的数目为止，同时计算出这些检测值的平均值，以这平均值作为零点值重新保持。

又，因为这样以规定的时间作为从转矩传感器30得到的最小值达到规定的个数的时间，所以该规定的时间是随着自行车的行驶状况而改变的。也就是说，在电动自行车以比较低的速度行驶，骑车人踩踏板的周期比较长的情况下该最小值的个数达到规定的个数所需要的时间变长，而在电动自行车以比较高的速度行驶，踩踏板输入的周期比较短的情况下，该最小值的个数达到规定的个数所需要的时间变短。因而，在高速或加速行驶时零点值在比较短的时间内被确定，因此能够相应于行驶状况进行稳定的行驶控制。

以这样的动作可以经常把对转矩传感器30的检测信号进行修正，计算出转矩值信号Tn时的零点值，作为从转矩传感器30输出的规定个数的最小值计算出的平均值。

还有，在接通电源开关8a的操作开始后，以该电源开关接通后瞬间转矩传感器30的检测值作为零点值采用，此后，使用该最小值直到最小值的个数达到规定的数目。因而，由于将该初次得到的检测值作为零点使用，可以得到与上述第1具体例相同的效果，同时在助动控制开始时，控制不会不稳定，可以确保电动自行车行驶稳定。又，不把该在初次取得的零点值包括在计算平均值的数据和数据数目中。

下面对这样的电路构成的转矩传感器零点调整机构的动作进行说明。

还有，本动作说明的控制的数据个数设定为2个。首先，如图49所示，骑车人一接通电源开关8a，辅助人力的装置即开始动作，该电源接通后瞬间的转矩传感器的输出电压值被作为零点值L01存储保持，该零点值L01用于转矩传感器输出的检测值Tn的修正，直到重新设定新的零点值为止。

然后，在tb时刻，转矩传感器输出的检测值T02，在比零点值L01小的情况下作为数据个数进行计数，同时存储该检测值T02。

而在tc时刻，转矩传感器输出的检测值T03，在比零点值L01小的情况下作为数据个数加在计数，同时存储该输出值T03。

而且，由于数据个数的总计达到规定的个数(2)，所以算出所存储的检测值T02、T03的平均值，该平均值被采用为新的零点值L102，该零点值L02此后被使用于转矩传感器输出的检测值Tn的修正，直到人力辅助控制停止为止。

由于这样做可以采用更加正确的零点值对人力输出值进行修正，能够提高转矩传感器的检测精度和可靠性，同时相应于这些重要因素的提高，也可以提高电动自行车的行驶控制性能。

还有，在本例中，采取以从转矩传感器取得规定个数的最小值的时间作为规定时间，规定时间可随行驶状况改变的结构，但是也不限于此，也可以把规定时间设定为固定值，或设定为可随其他因素改变。也就是说，例如前者的所谓固定的情况，是用定时器直接计算时间以判断是否经过规定的时间的情况。而在后者的所谓可改变的情况，是对电动自行车的人力传递系统具备的特定构件的转数进行计数以判断经过的时间，或相应于电池的残留容量，使这些时间和计数增减的情况。上述这些判断规定时间的过程，还可以用根据行驶状况等由骑车人任意选择或自动选择规定时间的计数方法。

如上所述，采用本例的零点调整机构，保持一些在预定的一定时间内转矩传感器输出的检测值中的最小值，将这些最小值的平均值作为转矩传感器的零点采用，以此不仅可以得到与上述第3具体例相同的效果，而且可以进一步提高零点值的正确程度。

也就是说从成为零点值的候补的转矩传感器所得的一些最小值计算平均值，以该平均值作为零点值，因此可以降低各最小值中所包含的和可以预测的误差的不良影响。

下面根据图50对驱动力辅助装置的转矩传感器零点调整机构的第6具体例进行说明。

本例的零点调整机构与第2具体例相同，将上述第5具体例的调整机构的功能动作用软件程序实现。

图50是表示用图43所示的电路实现图48所示的结构的电路时所需要的软件的处理的流程图。

在该图50的步骤P301中，使用者一旦接通使辅助人力的装置开始动作的电源开关8a，与此同时，转矩传感器零点调整装机构的电路即变成动作状态，开始执行本程序的处理。

首先，在改电源接通时，与上述第2具体例一样，进行初始化处理，在步骤P302取得电源接通后瞬间的转矩输入值Tin，在下一步骤P303以该取得的Tin作为零点值保持在变数L0。

然后，从后面的步骤P304到步骤P310是判断是否将动作开始时保持的零点值L0从新设定，同时用该保持的或更新的零点值L0修正检测出的人力转矩值的主要程序循环，在使用者等切断电源之前，本程序继续进行这一程序循环的处理。

首先在步骤P304，取得转矩传感器检测的当时的人力转矩值。

接着在步骤P305，将现在保持的零点值L0和新检测出的人力转矩值Tin进行比较，判断是否对零点值L0进行更新。

也就是说，在人力转矩值Tin大于或等于L0的情况下，判断为零点值没有更新，就原封不动进入步骤P307。

另一方面，在人力转矩值Tin比L0小的情况下，判断为零点值L0更新，就进入步骤P309和步骤P310组成的更新处理。

在该步骤P309，将由判断选择出的人力转矩值Tin的个数记作数据个数n，与计数同时，对所得到的人力转矩值Tin求总和，以该总和除以数据个数，计算出Tin。

还有，在计数的数据个数超过规定个数的情况下，不进行本步骤P309的平均值的运算。

又，这样的运算在对人力辅助的控制动作中继续进行，数据个数n和总和被存储于存储器中，而一旦电动自行车的电源切断或对人力辅助的控制停止，这些数据就被消除了。

然后，在步骤P310中，将计算出的平均值Tin代入零点值L0，重新设定零点值L0。

在步骤P307中，该人力转矩值Tin减去和以前一样保持的或更新过的零点值L0，计算出以该零点值L0为基准的修正后的转矩输出值Tout。

最后，在步骤P308中，根据该修正了的转矩输出值Tout和各种传感器的测定值，进行电动机M的输出控制后，处理回到步骤P304。

还有，在本例中，通常存储保持从转矩传感器中得到的低于以前的零点值的检测值，把它们的平均值作为零点值。但是，不限于此，与第5具体例一样，也可以在经过预先设定的一定时间后，跳过此判断更新的步骤。又，该一定时间也和第5具体例一样，也可以或固定地设置，或设定得可随其他要素变化而变化，从而可以获得与第5具体例一样的效果。

如上所述，采用本例的零点调整机构，不仅可以得到与上述第5具体例相同的效果，而且与第2具体例一样，由于使用软件程序实现第3具体例的处理内容，在各种条件变化的情况下、也只要用程序的变更，就能够应付自如。

而且，通常使用成为零点值的候补的，从转矩传感器得到的最小值进行平均值计算，对零点值进行更新，以此阻止零点值的急剧变化，可以防止对人力的助动与此相应发生急剧变化，因此可以避免给骑车人带来不愉快的感觉。

下面根据图51和图52对驱动力辅助装置的转矩传感器零点调整机构的第7具体例进行说明。

本例的零点调整机构，与上述第3具体例相同，将所保持的零点值与当时检测出的人力转矩值加以比较，在该人力转矩值比零点值小的情况下，把该人力转矩值选择作为新的零点值的候补，而且只是在该人力转矩值大于预先设定的阈值的情况下，才作为零点值采用，对零点值进行再设定。也就是说，在由于自行车的行驶状况而对转矩传感器产生冲击，或转矩传感器的信号传递系统有噪声混入，得到显然不正常的低值检测信号的情况下，按照阈值对该信号进行削除补偿。

实现该零点调整机构的电路141如图51所示，是在第3具体例的电路121上增加对成为零点值候补的转矩检测值和阈值加以比较、进行判断的比较器143构成的。

亦即图51的电路141具备与图45的电路121一样配置、连接的零点保持电路103、加减法器105、连动开关107、比较器123，和“或”逻辑元件125，并在该电路121上增加具备在正输入端子上加规定输入电压的电源145的比较器143而构成。

该比较器143的负输入端子连接于将比较器123的负输入端子与转矩传感器30的输出线加以连接的连接线的中间，其正输入端子连接于阈值设定用的电源145上，其输出端子连接于零点保持电路103的第2保持输入端子103d上。

又，该电源145采取能够输出与预先设定的阈值相应的规定的输出电压的结构，该阈值电压设定于例如预想的尖脉冲状的噪声的最低值。

该比较器143在转矩传感器30输出的检测值比阈值大的情况下比较成立，把动作信号从其输出端子输出到零点保持电路103的第2保持输入端子上。

还有，零点保持电路103，其中也有保持和输出动作，但是与上述各例不同，具备第1和第2保持输入端子，该第1保持输入端子与上述各例一样，连接于“或”逻辑元件125的输出端子上，第2保持输入端子连接于上述比较器143的输出端子上。于是，在电压初次接通时一旦有动作指令输入第1保持输入端子，零点保持电路103即进行保持动作，而此后只是在向两个保持输入端子输入动作指令的情况下才进行保持动作。

因此，零点保持电路103的动作与第3具体例相同，在转矩传感器30输出的检测值比已经在零点保持电路103保持的零点值大的情况下，继续输出原封不动保持着的零点值。但是在该检测值(本例中为二次曲线的拐点)比零点保持电路103保持的零点值小的情况下，将该检测值再与规定的阈值作比较，在该检测值比阈值大时，以该转矩传感器30输出的检测值作为新的零点值重新保持。

接着，对这样的电路构成的转矩传感器零点调整机构的动作进行说明。

首先，如图52所示，骑车人一旦接通电源开关8a，对人力辅助的装置即开始动作，以该电源接通后瞬间转矩传感器的输出电压值作为零点值L01存储保持，该零点值L01被用于转矩传感器输出的检测值Tn的修正，直到重新设定新的零点值为止。

该重新设定，例如在t＝tb的时刻，在转矩传感器的输出电压值T02比存储保持的零点值L01小，并且比阈值Tth大的情况下，采用输出电压值T02作为新的零点值L02加以存储保持，以后该零点值L02被使用于检测值Tn的修正。

又，在t＝tc的时刻，在从转矩传感器输出超过阈值向下延伸的脉冲信号的情况下，将该信号的输出电压值T03作为新的零点值采用受到阻止。

也就是说，这样向下延伸的脉冲信号被认为或者是电动自行车在行驶中受到激烈的冲击，或是外来噪声等混入电路引起的。

但是，采用本例，由于该转矩传感器的输出电压值T03比存储保持的零点值小，也比阈值小，输出电压值T03不被作为零点值L03采用，而在修正时使用以前的零点值L02。

还有，在本例中，首先把保持的零点值与当时检测出的人力转矩值作比较，接着把满足该比较条件的人力转矩值与预先设定的阈值加以比较，但是也可以首先把预先设定的阈值与当时检测出的人力转矩值加以比较，然后把满足比较条件的人力转矩值与所保持的零点值作比较。

而且也可以在上述第5具体例增加本例的结构。

如上所述，采用本例的零点调整机构，把保持的零点值与当时检测出的人力转矩值作比较，接着把满足该比较条件的人力转矩值与预先设定的阈值加以比较，只有在该人力转矩值比零点值小，并且比预先设定的阈值大的情况下，才作为零点值采用，因此，能够防止由于行驶状况及电路、配线等故障引起的异常信号对控制的不良影响，提高电动自行车对人力辅助的控制的可靠性。

也就是说，能够削除由于行驶中受到激烈冲击而产生的、具有异常低的值的转矩信号，对不合适的辅助控制防患于未然。

又，在电路上由于外来噪声引起的向下延伸的尖脉冲状噪声信号混入的情况下，也能够防止错误动作，能够提高可靠性。

下面根据图53对驱动力辅助装置的转矩传感器零点调整机构的第8具体例加以说明。

本例的零点调整机构与第2具体例相同，用软件程序实现上述第7具体例的调整机构的功能动作。

图53是表示用图43所示的电路111实现图51所示的结构的电路141时所需要的软件处理流程图。

在该图53的步骤P401，骑车人一旦接通使对人力进行辅助的装置开始动作的电源开关8a，与此同时转矩传感器零点调整机构的电路即变成动作状态，开始执行本程序的处理。

首先，在该电源接通时，与上述第2具体例相同，进行初始化处理，在步骤P402取得在电源接通后的瞬间的转矩输入值Tin。接着在步骤P403，将该取得的Tin作为零点值保持为变数L0。

然后，从以后的步骤P404到步骤P411是判定动作开始时保持的零点值L0重新设定否，同时以该保持的或更新过的零点值L0对检测出的转矩值进行修正的主要循环，在骑车人切断电源之前，主程序继续继续该循环的处理。

在步骤P404，取得转矩传感器检测的当时的人力转矩值Tin。

接着，在步骤P405，将当时保持的零点值L0与新检测出的人力转矩值Tin加以比较，判断是否满足更新零点值L0的第1条件。

亦即，在人力转矩值Tin等于或大于L0的情况下，不满足第1条件，判断为不更新零点值，保持原样进入步骤P407。

而在人力转矩值Tin比L0小的情况下，第1条件得到满足，判断为要更新零点值，进入步骤P411和步骤P412组成的更新程序。

在步骤P411，将人力转矩值Tin与预先设定的阈值Tth加以比较，判断是否满足更新零点值L0的第2条件。

亦即，在人力转矩值Tin比阈值小的情况下，判断为不满足第2条件，不更新零点值L0，保持原样进入步骤P407。

而在人力转矩值Tin与阈值Tth相等或比阈值大的情况下，判断为满足第2条件，要更新零点值L0，进入步骤P412，在该步骤412，以人力转矩值作为新的零点值进行更新并保持，并进入步骤P407。

然后在步骤P407，与以前一样从该人力转矩值Tin减去所保持的或更新过的零点值L0，计算出以该零点值L0为基准修正后的转矩输出值Tout。

最后，在步骤P408，根据该修正的转矩输出值Tout和各种传感器的检测值，进行对电动机M的输出控制后，回到步骤P404的处理。

如上所述，采用本例的零点调整机构，不仅可以得到与上述第7具体例一样的效果，而且与第2具体例一样，由于借助于软件程序实现第3具体例的处理内容，在各种条件发生变化的情况下只变更该程序就能够应付自如。

工业应用性

本发明是使用磁体和磁检测元件的传感器，通常适用于检测旋转的机构、装置等的输出。又，本发明的传感器被使用于自行车等轻便车辆和小艇等，用于减轻脚踏等人力驱动负载的驱动力辅助装置。该驱动力辅助装置具备速度检测和转矩传感器必需的零点调整机构，因此广泛适用于需要微妙控制的机器、装置。

Claims (18)

1.一种使用传感器装置的驱动力辅助装置，其特征在于，

具备人力驱动手段、辅助驱动手段，以及转矩传感器；

所述人力驱动手段是在传递脚踏力的曲轴的外周边设置具有第1及第2旋转体的驱动力传递机构构成的；

所述驱动力传递机构具备第1单方向离合器和传递人力驱动力的弹性体；

所述辅助驱动手段用电动机和减速机构构成；所述电动机来的驱动力通过第2单方向离合器在所述曲轴外周合成于所述驱动力传递机构，

所述转矩传感器具有用转角传感器检测介于所述弹性体的驱动力传递路径前后之间的第1及第2旋转体的旋转差的结构，

所述旋转角传感器具备检测轴、固定于该检测轴的检测圆板、固定于该检测圆板的外周边的磁性片、将该磁性片夹在规定形状的间隙中配设的轭铁、以及在该轭铁上分别固定的磁体和磁检测元件；所述磁体和磁检测元件保持规定的间距加以固定，设置该规定间距的所述磁体和所述磁检测元件之间设置所述磁性片，并且使所述磁性片能够随着所述检测圆板的旋转而出没；所述磁体片使用半径沿着所述检测圆板的圆周方向逐步减少或增加的圆弧形结构的磁体片，

由所述第1及第2旋转体的旋转差所产生的旋转被传递到传感器的检测轴。

2.根据权利要求1所述的驱动力辅助装置，其特征在于，

设置旋转蓄势用的弹性体，使所述旋转角传感器的检测轴在该旋转角传感器的值变成零的方向上旋转蓄势。

3.根据权利要求1所述的驱动力辅助装置，其特征在于，

所述旋转蓄势用的弹性体具备至少比所述转矩传感器的机构和所述旋转角传感器的摩檫转矩总和大的预压值。

4.根据权利要求1所述的驱动力辅助装置，其特征在于，

所述旋转角传感器具有设置于产生旋转差的旋转体上的磁体和设置于该磁体近旁的固定体一侧合适的地方的磁检测元件。

5.根据权利要求4所述的驱动力辅助装置，其特征在于，

所述磁检测元件使用霍尔元件，同时在该霍尔元件上连接温度补偿电路，由该补偿电路对霍尔元件的输出电压进行补偿。

6.根据权利要求4所述的驱动力辅助装置，其特征在于，

所述磁检测元件使用霍尔元件、霍尔IC或MR元件。

7.根据权利要求1所述的驱动力辅助装置，其特征在于，

所述旋转角传感器具备：固定于该检测轴上的检测圆板、固定于该检测圆板外周边缘上的磁性片、配设得把该磁性片夹在下方开口的“コ”字形的间隙中的轭铁，以及分别固定于该轭铁的相对的两端的磁体和磁检测元件。

8.根据权利要求1所述的驱动力辅助装置，其特征在于，

所述旋转角传感器收容于磁屏蔽壳体内。

9.根据权利要求1所述的驱动力辅助装置，其特征在于，

所述转矩传感器是用传感器检测介于所述弹性体的驱动力传递路径前后之间的第1及第2旋转体的旋转差的结构，

而且所述人力驱动手段和转矩传感器中的任意一个的旋转构件的侧面上，在外周附近埋设磁体，同时在与该磁体对应的侧面的附近的地方固定磁检测元件，构成速度传感器。

10.根据权利要求1所述的驱动力辅助装置，其特征在于，

所述转矩传感器是用传感器检测介于所述弹性体的驱动力传递路径前后之间的第1及第2旋转体的旋转差的结构，

而且所述电动机是无电刷电动机，具备检测转子的旋转位置，控制对各相励磁线圈通电用的、在转子端面上确定转子旋转位置的检测用磁体片，在该检测用磁体片的旋转轨道的近旁设置磁检测元件，用该磁检测元件检测检测用磁体片的磁性，测出转子的旋转位置，

而且在所述磁检测元件的一输出端子上连接放大器的输入端子，把该放大器的输出端子连接于控制电路上，构成速度传感器。

11.根据权利要求1所述的驱动力辅助装置，其特征在于，所述驱动力辅助装置具备：检测输入的人力的转矩传感器、检测驱动力辅助装置的行驶速度的车速检测手段，以及使用电动机的辅助动力手段；把转矩传感器、车速检测手段以及辅助动力装置收容于一个的壳体内。

12.根据权利要求1所述的驱动力辅助装置，其特征在于，所述驱动力辅助装置具备：

检测输入的人力的转矩传感器、检测驱动力辅助装置的行驶速度的车速检测手段，以及使用电动机的辅助动力手段；

所述电动机是具备检测转子的旋转位置，并进行换向控制的转子旋转位置检测手段的电动机；

所述车速检测手段是根据上述转子旋转位置检测手段得到的旋转位置信号，检测驱动力辅助装置的行驶速度的。

13.根据权利要求12所述的驱动力辅助装置，其特征在于，

所述车速检测手段根据上述转子旋转位置检测手段得到的转子位置信号的发生时间间隔检测出行驶速度。

14.根据权利要求12所述的驱动力辅助装置，其特征在于，

所述车速检测手段根据规定期间上述转子旋转位置检测手段得到的转子位置信号数目检测出行驶速度。

15.根据权利要求12所述的驱动力辅助装置，其特征在于，

所述转子旋转位置检测手段在转子端面设置确定转子的旋转位置的检测用磁体片，同时在该检测用磁体片的旋转轨道近旁配设单个的磁检测元件或相隔规定角度设置的一些磁检测元件，用该磁检测元件检测出检测用磁体片的磁性，从而检测出转子的旋转位置。

16.根据权利要求1所述的驱动力辅助装置，其特征在于，

所述驱动力辅助装置具备：连接于人力传递系统，并检测所输入的人力的转矩传感器和根据零点值修正该转矩传感器得到的人力检测值的零点调整机构；

所述零点调整机构由保持转矩传感器的输出值的保持手段和从所述转矩传感器的输出值减去上述保持手段保持的值的减法运算手段构成；

在进行使上述驱动力辅助装置的动作开始的操作时，上述保持手段保持所述转矩传感器最初的输出值，以该保持的值作为转矩传感器的零点，经常由所述减法运算手段把转矩传感器的输出值减去上述保持值得出零点调整后的输出，

在进行使上述驱动力辅助装置的动作开始的操作以后，所述转矩传感器的输出值比上述保持手段保持的零点值小的情况下，将该输出值作为新的零点值加以采用。

17.根据权利要求1所述的驱动力辅助装置，其特征在于，

所述驱动力辅助装置具备：连接于人力传递系统，并检测所输入的人力的转矩传感器和根据零点值修正该转矩传感器得到的人力检测值的零点调整机构；

所述零点调整机构由保持转矩传感器的输出值的保持手段和从所述转矩传感器的输出值减去上述保持手段保持的值的减法运算手段构成；

在进行使上述驱动力辅助装置的动作开始的操作时，上述保持手段保持所述转矩传感器最初的输出值，以该保持的值作为转矩传感器的零点，经常由所述减法运算手段把转矩传感器的输出值减去上述保持值得出零点调整后的输出，

在进行使上述驱动力辅助装置的动作开始的操作以后的一定时间内，所述转矩传感器的输出值比所述保持手段保持的零点值小的情况下，把这些最小值加以存储保持，同时计算出这些最小值的平均值，采用该平均值作为新的零点值。

18.根据权利要求1所述的所述的驱动力辅助装置，其特征在于，

所述驱动力辅助装置具备：连接于人力传递系统，并检测所输入的人力的转矩传感器和根据零点值修正该转矩传感器得到的人力检测值的零点调整机构；

所述零点调整机构由保持转矩传感器的输出值的保持手段和从所述转矩传感器的输出值减去上述保持手段保持的值的减法运算手段构成；

在进行使上述驱动力辅助装置的动作开始的操作时，上述保持手段保持所述转矩传感器最初的输出值，以该保持的值作为转矩传感器的零点，经常由所述减法运算手段把转矩传感器的输出值减去上述保持值得出零点调整后的输出，

在进行使所述驱动力辅助装置开始动作的操作以后，所述转矩传感器的输出值比所述保持手段保持的零点值小，而且比预先设定的阈值大的情况下，将该输出值作为新的零点值采用。

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