(57)【要約】【課題】自転車用電動アシスト装置において、ペダル踏力の検出のための構造が複雑化したり、自転車の改造を要したりすることなく、ペダル踏力に応じたアシスト制御が行われるようにすること。【解決手段】ペダルからの踏力によりクランクアームを介して駆動されるクランク軸又はクランクアームにトルク伝達関係で接続された電動モータと、前記電動モータの電源である車載のバッテリと、電動モータの作動を制御する制御装置とを備えた自転車用電動アシスト装置であって、クランク軸のクランク回転角度位置を検知する回転角センサと、電動モータのモータ電流を検知する電流センサとを有し、前記制御装置は、第１のクランク回転角度位置におけるモータ電流と第１のクランク回転角度位置とは異なる第２のクランク回転角度位置におけるモータ電流との差異からペダルの踏力を推定する踏力推定演算部と、踏力推定演算部によって推定されたペダル踏力に応じて電動モータの駆動電流を制御するモータ駆動制御部とを有する。
2020158280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペダルからの踏力によりクランクアームを介して駆動されるクランク軸又は前記クランクアームにトルク伝達関係で接続された電動モータと、前記電動モータの電源である車載のバッテリと、前記電動モータの作動を制御する制御装置とを備えた自転車用電動アシスト装置であって、  前記クランク軸のクランク回転角度位置を検知する回転角センサと、  前記電動モータのモータ電流を検知する電流センサとを有し、  前記制御装置は、  第１のクランク回転角度位置における前記モータ電流と第１のクランク回転角度位置とは異なる第２のクランク回転角度位置における前記モータ電流との差異からペダル踏力を推定する踏力推定演算部と、  前記踏力推定演算部によって推定されたペダル踏力に応じて前記電動モータの駆動を制御するモータ駆動制御部とを有する自転車用電動アシスト装置。
【請求項２】
前記モータ駆動制御部は、更に、前記クランク回転角度位置から前記クランク軸の角速度を演算し、前記第１のクランク回転角度位置における前記角速度と前記第２のクランク回転角度位置における前記角速度との差異に応じて前記電動モータの駆動を制御する請求項１に記載の自転車用電動アシスト装置。
【請求項３】
前記モータ駆動制御部は、更に、前記クランク回転角度位置から前記クランク軸の角加速度を演算し、前記第１のクランク回転角度位置における前記角加速度と前記第２のクランク回転角度位置における前記角加速度との差異に応じて前記電動モータの駆動を制御する請求項１に記載の自転車用電動アシスト装置。
【請求項４】
ペダルからの踏力によりクランクアームを介して駆動されるクランク軸又は前記クランクアームにトルク伝達関係で接続された電動モータと、前記電動モータの電源である車載のバッテリと、前記電動モータの作動を制御する制御装置とを備えた自転車用電動アシスト装置であって、  前記クランク軸のクランク回転角度位置を検知する回転角センサを有し、  前記制御装置は、  前記クランク回転角度位置の変化から前記クランク軸の角速度を演算し、第１のクランク回転角度位置における前記角速度と第１のクランク回転角度位置とは異なる第２のクランク回転角度位置における前記角速度との差異からペダル踏力を推定する踏力推定演算部と、  前記踏力推定演算部によって推定されたペダル踏力に応じて前記電動モータの駆動を制御するモータ駆動制御部とを有する自転車用電動アシスト装置。
【請求項５】
ペダルからの踏力によりクランクアームを介して駆動されるクランク軸又は前記クランクアームにトルク伝達関係で接続された電動モータと、前記電動モータの電源である車載のバッテリと、前記電動モータの作動を制御する制御装置とを備えた自転車用電動アシスト装置であって、  前記クランク軸のクランク回転角度位置を検知する回転角センサを有し、  前記制御装置は、  前記クランク回転角度位置の変化から前記クランク軸の角加速度を演算し、第１のクランク回転角度位置における前記角加速度と第１のクランク回転角度位置とは異なる第２のクランク回転角度位置における前記角加速度との差異からペダル踏力を推定する踏力推定演算部と、  前記踏力推定演算部によって推定されたペダル踏力に応じて前記電動モータの駆動を制御するモータ駆動制御部とを有する自転車用電動アシスト装置。
【請求項６】
前記電動モータのモータ電流を検知する電流センサを有し、  前記モータ駆動制御部は、更に、前記第１のクランク回転角度位置における前記モータ電流と前記第２のクランク回転角度位置における前記モータ電流との差異に応じて前記電動モータの作動を制御する請求項４又は５に記載の自転車用電動アシスト装置。
【請求項７】
前記第１のクランク回転角度位置は片方のペダルの最上昇位置から９０度以下の角度範囲内にあり、前記第２のクランク回転角度位置は前記片方のペダルの最上昇位置から９０度以上且つ１８０度以下の角度範囲内にある請求項１〜６の何れか一項に記載の自転車用電動アシスト装置。
【請求項８】
前記回転角センサにより検知されるクランク回転角度位置から前記クランク軸の正転と逆転とを判定するクランク正逆転判定部を有し、  前記モータ駆動制御部は、前記クランク正逆転判定部より前記クランク軸が逆転していると判定された時には前記電動モータの駆動を停止する制御を行う請求項１〜７の何れか一項に記載の自転車用電動アシスト装置。
【請求項９】
前記クランク軸の回転を検知する回転センサと、  前記回転センサにより検知される前記クランク軸の回転から前記ペダルに対する踏力の有無を判定する踏力有無判定部とを有し、  前記モータ駆動制御部は、前記踏力有無判定部により踏力が無いと判定された時には前記電動モータの駆動を停止する制御を行う請求項１〜８の何れか一項に記載の自転車用電動アシスト装置。
【請求項１０】
自転車の傾きを検知するジャイロセンサを有し、  前記モータ駆動制御部は、更に、前記ジャイロセンサによって検知された前記自転車の傾きに応じて前記電動モータの回転出力を低減する制御を行う請求項１〜９の何れか一項に記載の自転車用電動アシスト装置。
【請求項１１】
前記バッテリの電圧を検知する電圧センサを有し、  前記モータ駆動制御部は、更に、前記電圧センサによって検知された電圧の低下に応じて前記電動モータの回転出力を低減する制御を行う請求項１〜１０の何れか一項に記載の自転車用電動アシスト装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１の何れか一項に記載の自転車用電動アシスト装置を取り付けられた自転車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は自転車用電動アシスト装置及び自転車に関し、更に詳細には自転車用電動アシスト装置において、アシスト力を発生する電動モータの制御系に関する。
【背景技術】
【０００２】  電動アシスト自転車として、歪みケージによってペダル系統の歪みを計測し、その計測値からペダル踏力を演算し、ペダル踏力に応じて電動モータの作動を制御するものや（例えば、特許文献１）、ペダルにより駆動されるクランク軸に取り付けられたペダル踏力伝達スリーブを含むペダル踏力センサにより検出されるペダル踏力に応じて電動モータの作動を制御するものが知られている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−９１１５９号公報
【特許文献２】ＵＳ６１９６３４７Ｂ１公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  上述の従来の電動アシスト自転車では、ペダル踏力の検出のための構造が複雑になる。特に、既存の自転車においてペダル踏力を検出するためには、改造が必要になり、このことが電動アシストユニットの後付によって既存の自転車を電動アシスト自転車とすることの障害になっている。【０００５】  本発明が解決しようとする課題は、自転車用電動アシスト装置において、ペダル踏力の検出のための構造が複雑化したり、自転車の改造を要したりすることなく、ペダル踏力に応じたアシスト制御が行われるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  本発明の一つの実施形態による自転車用電動アシスト装置は、ペダル（３０）からの踏力によりクランクアーム（２６）を介して駆動されるクランク軸（２４）又は前記クランクアーム（２６）にトルク伝達関係で接続された電動モータ（５４）と、前記電動モータ（５４）の電源である車載のバッテリ（１０２）と、前記電動モータ（５４）の作動を制御する制御装置（１００）とを備えた自転車用電動アシスト装置（５０）であって、前記クランク軸（２４）のクランク回転角度位置を検知する回転角センサ（１１０）と、前記電動モータ（５４）のモータ電流（Ｉ）を検知する電流センサ（１１６）とを有し、前記制御装置（１００）は、第１のクランク回転角度位置における前記モータ電流（Ｉ１）と第１のクランク回転角度位置とは異なる第２のクランク回転角度位置における前記モータ電流（Ｉ２）との差異からペダル踏力を推定する踏力推定演算部（１２０）と、前記踏力推定演算部（１２０）によって推定されたペダル踏力に応じて前記電動モータ（５４）の駆動を制御するモータ駆動制御部（１２６）とを有する。【０００７】  この構成によれば、ペダル踏力の検出のための構造が複雑化したり、自転車（１０）の改造を要したりすることなく、ペダル踏力に応じたアシストが行われる。【０００８】  前記自転車用電動アシスト装置（５０）において、好ましくは、前記モータ駆動制御部（１２６）は、更に、前記クランク回転角度位置から前記クランク軸（２４）の角速度（ω）を演算し、前記第１のクランク回転角度位置における前記クランク軸（２４）の角速度（ω１）と前記第２のクランク回転角度位置における前記クランク軸（２４）の角速度（ω２）との差異に応じて前記電動モータ（５４）の駆動を制御する。【０００９】  この構成によれば、運転者が意図するペダリングの状態に応じたアシストが行われる。【００１０】  前記自転車用電動アシスト装置（５０）において、好ましくは、前記モータ駆動制御部（１２６）は、更に、前記クランク回転角度位置から前記クランク軸（２４）の角加速度（α）を演算し、前記第１のクランク回転角度位置における前記クランク軸（２４）の角加速度（α１）と前記第２のクランク回転角度位置における前記クランク軸（２４）の角加速度（α２）との差異に応じて前記電動モータ（５４）の駆動を制御する。【００１１】  この構成によれば、運転者が意図するペダリングの状態に応じたアシストが行われる。【００１２】  本発明の他の実施形態による自転車用電動アシスト装置は、ペダル（３０）からの踏力によりクランクアーム（２６）を介して駆動されるクランク軸（２４）又は前記クランクアーム（２６）にトルク伝達関係で接続された電動モータ（５４）と、前記電動モータ（５４）の電源である車載のバッテリ（１０２）と、前記電動モータ（５４）の作動を制御する制御装置（１００）とを備えた自転車用電動アシスト装置（５０）であって、前記クランク軸（２４）のクランク回転角度位置を検知する回転角センサ（１１０）を有し、前記制御装置（１００）は、前記クランク回転角度位置の変化から前記クランク軸（２４）の角速度（ω）を演算し、第１のクランク回転角度位置における前記角速度（ω１）と第１のクランク回転角度位置とは異なる第２のクランク回転角度位置における前記角速度（ω２）との差異からペダル踏力を推定する踏力推定演算部（１２０）と、前記踏力推定演算部（１２０）によって推定されたペダル踏力に応じて前記電動モータ（５４）の駆動を制御するモータ駆動制御部（１２６）とを有する。【００１３】  この構成によれば、ペダル踏力の検出のための構造が複雑化したり、自転車（１０）の改造を要したりすることなく、ペダル踏力に応じたアシストが行われる。【００１４】  本発明の他の実施形態による自転車用電動アシスト装置は、ペダル（３０）からの踏力によりクランクアーム（２６）を介して駆動されるクランク軸（２４）又は前記クランクアーム（２６）にトルク伝達関係で接続された電動モータ（５４）と、前記電動モータ（５４）の電源である車載のバッテリ（１０２）と、前記電動モータ（５４）の作動を制御する制御装置（１００）とを備えた自転車用電動アシスト装置（５０）であって、前記クランク軸（２４）のクランク回転角度位置を検知する回転角センサ（１１０）を有し、前記制御装置（１００）は、前記クランク回転角度位置から前記クランク軸（２４）の角加速度（α）を演算し、第１のクランク回転角度位置における前記角加速度（α１）と第１のクランク回転角度位置とは異なる第２のクランク回転角度位置における前記角加速度（α２）との差異からペダル踏力を推定する踏力推定演算部（１２０）と、前記踏力推定演算部（１２０）によって推定されたペダル踏力に応じて前記電動モータ（５４）の駆動を制御するモータ駆動制御部（１２６）とを有する。【００１５】  この構成によれば、ペダル踏力の検出のための構造が複雑化したり、自転車（１０）の改造を要したりすることなく、ペダル踏力に応じたアシストが行われる。【００１６】  前記自転車用電動アシスト装置（５０）において、好ましくは、前記電動モータ（５４）のモータ電流（Ｉ）を検知する電流センサ（１１６）を有し、前記モータ駆動制御部（１２６）は、更に、前記第１のクランク回転角度位置における前記モータ電流（Ｉ１）と前記第２のクランク回転角度位置における前記モータ電流（Ｉ２）との差異に応じて前記電動モータ（５４）の駆動を制御する。【００１７】  この構成によれば、運転者が意図するペダリングの状態に応じたアシストが行われる。【００１８】  前記自転車用電動アシスト装置（５０）において、好ましくは、前記第１のクランク回転角度位置は片方のペダル（３０）の最上昇位置から９０度以下の角度範囲内にあり、前記第２のクランク回転角度位置は前記片方のペダル（３０）の最上昇位置から９０度以上且つ１８０度以下の角度範囲内にある。【００１９】  この構成によれば、ペダル踏力の推定やペダリングの状態検知が精度よく行われ、ペダル踏力やペダリング状態に応じたアシストが適切に行われる。【００２０】  前記自転車用電動アシスト装置（５０）において、好ましくは、前記回転角センサ（１１０）により検知されるクランク回転角度位置から前記クランク軸（２４）の正転と逆転とを判定するクランク正逆転判定部（１２２）を有し、前記モータ駆動制御部（１２６）は、前記クランク正逆転判定部（１２２）より前記クランク軸（２４）が逆転していると判定された時には前記電動モータ（５４）の駆動を停止する制御を行う。【００２１】  この構成によれば、クランク軸（２４）が逆転している運転状態において、無駄なアシストが行われることがない。【００２２】  前記自転車用電動アシスト装置（５０）において、好ましくは、前記クランクの回転を検知する回転センサ（１１２）と、前記回転センサ（１１２）により検知される前記クランク軸（２４）の回転から前記ペダル（３０）に対する踏力の有無を判定する踏力有無判定部（１２４）とを有し、前記モータ駆動制御部（１２６）は、前記踏力有無判定部（１２４）により踏力が無いと判定された時には前記電動モータ（５４）の駆動を停止する制御を行う。【００２３】  この構成によれば、踏力が無い状態において、無駄なアシストが行われることがない。【００２４】  前記自転車用電動アシスト装置（５０）において、好ましくは、自転車（１０）の傾きを検知するジャイロセンサ（１１４）を有し、前記モータ駆動制御部（１２６）は、更に、前記ジャイロセンサ（１１４）によって検知された前記自転車（１０）の傾きに応じて前記電動モータ（５４）の回転出力を低減する制御を行う。【００２５】  この構成によれば、運転者が意図するアシストが行われると共に安全性が向上する。【００２６】  前記自転車用電動アシスト装置（５０）において、好ましくは、前記バッテリ（１０２）の電圧を検知する電圧センサ（１１８）を有し、前記モータ駆動制御部（１２６）は、更に、前記電圧センサ（１１８）によって検知された電圧の低下に応じて前記電動モータ（５４）の回転出力を低減する制御を行う。【００２７】  この構成によれば、バッテリ（１０２）の過放電が抑制される。【００２８】  本発明の一つの実施形態による自転車は、上述の実施形態の自転車用電動アシスト装置を取り付けられている。【００２９】  この構成によれば、ペダル踏力の検出のための構造が複雑化したり、自転車の改造を要したりすることなく、ペダル踏力に応じたアシスト制御が行われる。
【発明の効果】
【００３０】  本発明による自転車用電動アシスト装置によれば、ペダル踏力の検出のための構造が複雑化したり、自転車の改造を要したりすることなく、ペダル踏力に応じたアシスト制御が行われる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一つの実施形態による自転車用電動アシスト装置を取り付けられた自転車の要部の斜視図
【図２】同実施形態による自転車用電動アシスト装置の斜視図
【図３】同実施形態による自転車用電動アシスト装置の分解斜視図
【図４】同実施形態による自転車用電動アシスト装置の縦断面図
【図５】同実施形態による自転車用電動アシスト装置の制御系統のブロック線図
【図６】同実施形態による自転車用電動アシスト装置を取り付けられた自転車のクランク回転角度位置の説明図
【図７】クランク回転角度位置とモータ電流との関係を示すグラフ
【図８】同実施形態（第１実施形態）による自転車用電動アシスト装置のアシスト制御のフローチャート
【図９】他の実施形態（第２実施形態）による自転車用電動アシスト装置のアシスト制御のフローチャート
【図１０】クランク回転角度位置とクランク軸の角速度との関係を示すグラフ
【図１１】他の実施形態（第３実施形態）による自転車用電動アシスト装置のアシスト制御のフローチャート
【図１２】他の実施形態（第４実施形態）による自転車用電動アシスト装置のアシスト制御のフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００３２】  以下に、本発明による自転車用電動アシスト装置を取り付けられた自転車の一つの実施形態を、図１〜図５を参照して説明する。
【００３３】（第１実施形態〜第４実施形態共通）  図１に示されているように、自転車１０は、略上下方向に延在して上端にサドル（不図示）を取り付けられるシートチューブ１２と、略前後方向に延在するダウンチューブ１４及びサブチューブ１５と、左右のチェーンステー１６を含むフレーム１８とを有する。シートチューブ１２の下端とダウンチューブ１４の後端及び各チェーンステー１６の前端とはパイプ継手を兼ねたクランク軸支持用の軸受筒体２０によって互いに結合されている。サブチューブ１５の後端はパイプ継手２２によってシートチューブ１２の下端近傍に結合されている。
【００３４】  軸受筒体２０は左右方向に略水平に延在するクランク軸（駆動軸）２４を回転自在に支持している。クランク軸２４の左右の軸端は各々軸受筒体２０から左右外方に突出しており、その各軸端に左右のクランクアーム２６、２８の基端が互いに１８０度の回転位相差をもって固定されている。クランク軸２４はクランクアーム２６、２８の回転中心をなし、クランク軸２４の回転中心軸線とクランクアーム２６、２８の回転中心軸線とは同一軸線上にある。
【００３５】  クランクアーム２６、２８の遊端にはペダル３０が取り付けられている。右側のクランクアーム２８と軸受筒体２０との間にはドライブスプロケット３２が配置されている。ドライブスプロケット３２はクランク軸２４に同軸的に連結（固定）されている。
【００３６】  クランク軸２４は左右のクランクアーム２６、２８によって回転駆動される。クランク軸２４の回転は、ドライブスプロケット（チェンホイール）３２に伝達され、ドライブスプロケット３２から不図示のチェン式伝動機構によって後輪（不図示）に伝達される。これにより、自転車１０が前進走行する。
【００３７】  自転車１０は電動アシストユニット（自転車用電動アシスト装置）５０を有する。尚、以下の説明における上下、前後、左右の各方向は、電動アシストユニット５０が、図１に示されているように、自転車１０のフレーム１８に取り付けられた状態での各方向である。
【００３８】  電動アシストユニット５０は、図１〜図４に示されているように、左側の第１半体５２Ａと右側の第２半体５２Ｂとカバー部材５２Ｄとの組立体による中空構造のハウジング５２を有する。第１半体５２Ａと第２半体５２Ｂとは複数のボルト５１によって互いに結合されている。カバー部材５２Ｄは複数のボルト５５によって第１半体５２Ａの左側に結合されている。
【００３９】  ハウジング５２には電動モータ５４が取り付けられている。電動モータ５４は、中心軸線Ａが左右方向に延在すべく第２半体５２Ｂの外面に固定された基端を含む円筒状のアウタケーシング５６を有する。アウタケーシング５６は第２半体５２Ｂから右外方に突出している。
【００４０】  電動モータ５４は、図４に示されているように、左右方向に延在にして第２半体５２Ｂから左方にハウジング５２の中空部に突出した出力軸５８を有する。出力軸５８には小径の駆動平歯車６０が固定されている。第１半体５２Ａ及び第２半体５２Ｂは内部にブッシュ６２等によって左右方向に延在する中間軸６４を回転可能に支持している。中間軸６４はブッシュ６２の右方に駆動平歯車６０と噛合する大径の中間平歯車６６を固定支持している。つまり、第１半体５２Ａ及び第２半体５２Ｂによって画定された密閉構造の第１歯車室５３内に駆動平歯車６０及び中間平歯車６６が収容されている。中間軸６４はブッシュ６２の左方に形成された小径の中間平歯車６８を一体に有する。
【００４１】  第１半体５２Ａは中間軸６４及び中間平歯車６８の配置部から下方に延出した円環部５２Ｃを一体に有する。円環部５２Ｃは、左右方向に開口した中心開口７０を画定する円筒部７２、円筒部７２の径方向外方に円筒部７２と同心的に形成された略円筒状の外周部７４及び円筒部７２と外周部との間に延在する円環板状の右側部７６を含み、左側方が開放された形状をしている。中心開口７０は、クランク軸２４の外径より十分大きい内径を有し、クランク軸２４が遊嵌合状態で左右方向に貫通する。
【００４２】  円筒部７２の外周にはボール軸受７８によって円環形状の大径の出力平歯車８０が左右方向に延在する中心軸線周りに回転可能に取り付けられている。
【００４３】  出力平歯車８０は上側において中間平歯車６８に噛合している。これにより、駆動平歯車６０と出力平歯車８０との間に中間平歯車６６及び中間平歯車６８を含む平行軸による変速歯車列５９が構成される。変速歯車列５９は電動モータ５４の回転を後述する回転出力部材８１の一部をなす出力平歯車８０に伝達する。
【００４４】  電動モータ５４は、変速歯車列５９によって回転出力部材８１に対して径方向外方に偏倚し、且つ回転出力部材８１に対して軸線方向に偏倚している。
【００４５】  回転出力部材８１は、出力平歯車８０及び出力平歯車８０の左側面に複数のボルト８２によって出力平歯車８０と同心に固定された円環形状の回転出力板８４を含む。回転出力板８４は、その左側面の全体が円環部５２Ｃの左方に向けて外部に露呈しており、出力平歯車８０と共に中心開口７０の径方向外方において円筒部７２の左右方向に延在する中心軸線周りに回転可能である。回転出力板８４は変速歯車列５９を介して電動モータ５４によって回転駆動される。
【００４６】  回転出力板８４は、出力平歯車８０の外径より大きい外径を有し、出力平歯車８０の歯部及び中間平歯車６８と出力平歯車８０との噛合部を円環部５２Ｃの左側方（開放側）から遮蔽する。つまり、回転出力板８４は、出力平歯車８０のカバー部材となり、出力平歯車８０の歯部を保護する。
【００４７】  回転出力板８４は円環部５２Ｃ及びカバー部材５２Ｄと協働して密閉構造の第２歯車室５７を画定しており、第２歯車室５７に中間平歯車６８及び出力平歯車８０が収容されている。
【００４８】  出力平歯車８０及び回転出力板８４は共に中心開口７０と同心の円環形状であって円筒部７２の径方向外方にあるから、中心開口７０は、出力平歯車８０及び回転出力板８４に邪魔されることなく、左右方向に同一内径をもって延在して左右外方に向けて開口している。
【００４９】  自転車１０に対する電動アシストユニット５０の取り付けは、作業者によって次の手順によって行われる。
【００５０】  先ず、ドライブスプロケット３２が配置されていない左側のペダル３０をスパナ等の一般工具によって取り外す。次に電動アシストユニット５０を横に倒した状態（電動モータ５４が上向きになる姿勢）で、中心開口７０に左側のクランクアーム２６の遊端側を入れ、中心開口７０にクランクアーム２６が入った状態で、電動アシストユニット５０をクランクアーム２６の延在方向に沿ってその基端側（回転中心側）に移動させる。
【００５１】  これにより、電動アシストユニット５０は、回転出力部材８１及び円環部５２Ｃがクランクアーム２６をくぐらせるようにして、クランクアーム２６の基端近傍に到達する。換言すると、このくぐらせる作業が行われ得るように、クランクアーム２６の外形に対して中心開口７０の内径が設定されている。
【００５２】  尚、中心開口７０がクランクアーム２６に取り付けられているペダル３０もくぐらせることができる内径を備えていれば、ペダル３０を取り外さなくてもよい。
【００５３】  次に、電動モータ５４が横向きになる姿勢（図１に示されている姿勢）に、電動アシストユニット５０の姿勢を変更し、中心開口７０にクランク軸２４を遊嵌合状態で軸線方向に通す。これにより、回転出力板８４及び円環部５２Ｃは、ペダル３０の取り外しだけで、或いはペダル３０の取り外す作業も必要とすることなく、中心開口７０にクランク軸２４が左右方向に遊嵌合状態で貫通した状態で、フレーム１８とクランクアーム２６との間に配置される。
【００５４】  電動モータ５４は、変速歯車列５９によって回転出力部材８１に対して径方向外方に偏倚し、且つ回転出力部材８１に対して軸線方向にオフセットされているから、図１に示されているように、シートチューブ１２の下端近傍の前側で、上下のサブチューブ１５とダウンチューブ１４との間に配置され、電動モータ５４のアウタケーシング５６がダウンチューブ１４或いはサブチューブ１５に当接することによりフレーム１８に対して回り止めされる。これにより、フレーム１８に対する電動モータ５４の回り止めが簡単且つ確実に行われる。
【００５５】  フレーム１８に対する電動アシストユニット５０の固定は、電動モータ５４のアウタケーシング５６が締結バンド４９によってダウンチューブ１４に固定されることにより行われる。締結バンド４９による電動アシストユニット５０のフレーム１８に対する固定は、走行時等に電動アシストユニット５０がフレーム１８に対してがた付かない程度のラフな固定でよく、この固定は必須でなく省略されてもよい。
【００５６】  この取付状態では、回転出力板８４は、軸受筒体２０とクランクアーム２６との間にあって左方に向けて露呈しており、この露呈面（左面）に取り付けられる連結部材９０によってクランクアーム２６の回転中心部、つまりクランク軸２４に同軸的に連結され、電動アシストユニット５０によるアシスト力をクランク軸２４に伝達する。
【００５７】  電動モータ５４は変速歯車列５９によって円環部５２Ｃ及び回転出力板８４に対して径方向外方に偏倚した位置にあるから、電動モータ５４がクランクアーム２６に対する円環部５２Ｃ及び回転出力板８４の設置を阻害することがない。
【００５８】  次に、自転車１０におけるクランク軸２４とクランクアーム２６との連結構造及び連結部材９０による回転出力部材８１とクランク軸２４との連結構造を、図３及び図４を参照して説明する。
【００５９】  クランク軸２４は端部に他の部分より小径のスプライン軸部３４を有する。スプライン軸部３４の軸端中心にはクランク抜きのためのねじ孔３６が開口している。クランクアーム２６は基端を左右方向に貫通するスプライン孔３８を有する。スプライン軸部３４がスプライン孔３８にスプライン結合の状態で嵌合し、クランクアーム２６の外側からねじ（クランク抜きねじ）４０がねじ孔３６にねじ係合することにより、クランク軸２４とクランクアーム２６とが回転力を伝達可能に連結される。
【００６０】  連結部材９０は、クランク軸２４のねじ孔３６にねじ係合するねじ４０によってクランク軸２４の軸端の固定される中央部９１及び中央部９１から径方向外方に延出して遊端をねじ９４によって回転出力部材８１に固定された複数の脚部９２を含み、回転出力部材８１をクランク軸２４にトルク伝達関係をもって接続する。
【００６１】  回転出力板８４には少なくとも２個の脚部９２の遊端に形成された位置決め用の貫通孔９３が嵌合する複数のノックピン９８が取り付けられている。各ノックピン９８と対応する貫通孔９３との嵌合によって連結部材９０が回転出力板８４と同心になるように回転出力板８４に対する連結部材９０の位置決めが行われる。尚、中央部９１に形成されているねじ４０の貫通孔９６の内径はねじ４０の外形より大きくてよく、回転出力部材８１に対する連結部材９０の固定後に、ねじ４０によって中央部９１がクランク軸２４に固定されればよい。
【００６２】  これにより、クランク軸２４と回転出力部材８１とが連結部材９０及び既存の自転車１０のねじ４０によって互いに同心（同軸的）に連結され、回転出力部材８１の回転が心振れを生じることなくクランク軸２４に伝達される。
【００６３】  図１に示されているように、シートチューブ１２には、締結バンド（不図示）等によって、電動アシストのための制御装置１００と、電動モータ５４及び制御装置１００の電源をなす２次電池によるバッテリ１０２とが取り付けられている。制御装置１００及びバッテリ１０２は、電動アシストユニット５０のハウジング５２及び電動モータ５４とは別置きされるものであり、これらは電気ケーブル（不図示）によって電動モータ５４と電気的に接続されていればよい。
【００６４】  次に、自転車用電動アシストユニット５０の制御系統を、図５を参照して説明する。
【００６５】  自転車用電動アシストユニット５０は、回転角センサ１１０と、パルスセンサ１１２と、ジャイロセンサ１１４と、電流センサ１１６と、電圧センサ１１８とを有する。
【００６６】  回転角センサ１１０は、電動モータ５４に内蔵されたホールセンサ等により構成され、モータ回転角度の積算と変速歯車列５９の減速比からクランク軸２４の回転及び角度位置を検知する。尚、回転角センサ１１０は、電動モータ５４に内蔵されないアブソリュート型ロータリエンコーダ等により構成され、クランク軸２４の回転及び角度位置を検知するものであってもよい。
【００６７】  パルスセンサ１１２は、クランク軸２４、クランクアーム２６、ペダル３０、出力平歯車８０或いは回転出力板８４に設けられ、図６に示されているように、片方のクランクアーム２６のペダル３０が最上昇位置に位置するクランク軸２４のクランク角の基準点及びクランク軸２４の回転を検知する回転センサである。
【００６８】  ジャイロセンサ１１４は電動アシストユニット５０に設けられ、フレーム１８の左右方向及び前後方向の傾きを検知する。
【００６９】  電圧センサ１１８はバッテリ１０２の電圧を検知する。
【００７０】  電流センサ１１６は電動モータ５４のモータ電流Ｉを検知する。モータ電流Ｉは、図７に示されているように、クランク回転角度位置に応じて３６０度周期で変化し、ペダル踏力と相関性を有する。
【００７１】  制御装置１００は、マイクロコンピュータ等を含む電子制御式のものであり、踏力推定演算部１２０と、クランク正逆転判定部１２２と、踏力有無判定部１２４と、モータ駆動制御部１２６とを有する。
【００７２】（第１実施形態）  踏力推定演算部１２０は、第１実施形態では、回転角センサ１１０からのクランク回転角度位置に関する情報と、パルスセンサ１１２からのクランク軸２４のクランク角の基準点及びクランク軸２４の回転に関する情報と、電流センサ１１６からのモータ電流Ｉに関する情報とを取り込み、第１のクランク回転角度位置におけるモータ電流Ｉ１と第１のクランク回転角度位置とは異なる第２のクランク回転角度位置におけるモータ電流Ｉ２との差異（差値或いは比率）から自転車１０のペダル踏力を推定する。
【００７３】  踏力推定演算部１２０は、第１のクランク回転角度位置におけるモータ電流Ｉ１と第２のクランク回転角度位置におけるモータ電流Ｉ２との差値（Ｉ１−Ｉ２）が大きいほど、或いはモータ電流Ｉ１とモータ電流Ｉ２との比率（Ｉ１／Ｉ２）が大きいほど、ペダル踏力が大きいと推定する。
【００７４】  第１のクランク回転角度位置はクランクアーム２６のペダル３０の最上昇位置から９０度以下の角度範囲内にあり、第２のクランク回転角度位置はクランクアーム２６のペダル３０の最上昇位置から９０度以上且つ１８０度以下の角度範囲内にある。
【００７５】  モータ電流Ｉ１及びＩ２は、各々、上述の角度範囲内の少なくとも１点のモータ電流Ｉ  であってよい。又、モータ電流Ｉ１は、ペダル３０の最上昇位置から１５度程度の第１の角度範囲θ１（図６参照）におけるモータ電流Ｉの平均値或いは積分値であり、モータ電流Ｉ２は、ペダル３０の最上昇位置から９０度進んだ位置から１５度程度の第２の角度範囲θ２（図６参照）におけるモータ電流Ｉの平均値或いは積分値であってもよい。
【００７６】  図７に示されているモータ電流波形から分かるように、第１の角度範囲θ１におけるモータ電流Ｉ１の平均値或いは積分値は、第２の角度範囲θ２におけるモータ電流Ｉ２の平均値或いは積分値より大きい値になり、差値（Ｉ１−Ｉ２）或いは比率（Ｉ１／Ｉ２）がペダル踏力に概ね比例する。
【００７７】  モータ駆動制御部１２６は、基本的には踏力推定演算部１２０によって推定されたペダル踏力に応じた駆動電流をもって電動モータ５４を作動させるべく、モータ駆動回路１２８に制御指令を出力する。
【００７８】  モータ駆動制御部１２６は、更に、回転角センサ１１０からクランク回転角度位置に関する情報を入力し、当該情報に基づいて第１のクランク回転角度位置あるいは第１の角度範囲θ１におけるクランク軸２４の角速度ω１と第２のクランク回転角度位置あるいは第２の角度範囲θ２におけるクランク軸２４の角速度ω２とを演算し、この角速度ω１とω２との差異に応じて決められた制御指令をモータ駆動回路１２８に出力する。
【００７９】  モータ駆動回路１２８は、バッテリ１０２から電動モータ５４に通電する駆動電流を定量的に設定する。これにより、電動モータ５４は、ペダル踏力の推定値或いは／及びクランク軸２４の角速度に応じた回転出力によってペダリングのアシストを行う。これにより、ペダル踏力の検出のための構造が複雑化したり、自転車１０の改造を要したりすることなく、ペダル踏力に応じたアシストが行われる。
【００８０】  クランク正逆転判定部１２２は、回転角センサ１１０により検知されるクランク回転角度位置に基づいてクランク軸２４の正転と逆転とを判定する。モータ駆動制御部１２６は、クランク正逆転判定部１２２よりクランク軸２４が逆転していると判定された時には、電動モータ５４の駆動を停止する制御を行う。これにより、クランク軸２４が逆転している時には無駄なアシストが行われない。
【００８１】  踏力有無判定部１２４は、回転角センサ１１０により検知されるクランク軸２４の回転からペダル３０に対する踏力の有無を判定する。モータ駆動制御部１２６は、踏力有無判定部１２４により踏力が無いと判定された時には、電動モータ５４の駆動を停止する制御を行う。これにより、踏力が無い時には無駄なアシストが行われない。
【００８２】  モータ駆動制御部１２６は、更に、ジャイロセンサ１１４によって検知された自転車１０の左右方向及び前後方向の傾きに応じて電動モータ５４の回転出力を増減する制御を行う。これにより、旋回走行時等において自転車１０が左右方向に傾いた時には、ペダリングのアシストを弱くしたり、登坂路等において自転車１０が前後方向に傾いた時にはペダリングのアシストを強くしたりすることが行われ、運転者が意図するアシストが行われると共に安全性が向上する。
【００８３】  モータ駆動制御部１２６は、更に、電圧センサ１１８によって検知されたバッテリ電圧の低下に応じて電動モータ５４の回転出力を低減する制御を行う。これにより、バッテリ１０２の過放電が抑えられ、バッテリ１０２の寿命が延びる。また、バッテリ１０２の電力消費が抑えられ、バッテリ１０２の一回の充電におけるアシスト継続距離（時間）が延長される。
【００８４】  次に、制御装置１００の第１実施形態の制御ルーチンを、図８に示されているフローチャートを参照して説明する。
【００８５】  この制御ルーチンは電動アシストユニット５０の電源がオンになることにより開始され、まず、待機状態処理が行われる（ステップＳ１０）。待機状態処理は各センサ１１０、１１２、１４１、１１６、１１８を給電によって活動状態にすると共に電動モータ５４を停止状態にすることを含む。
【００８６】  次に、電動アシストユニット５０の電源がオフに変化したか否かの判別が行われる（ステップＳ１１）。電源がオフに変化した場合には、電源オフ処理が行われる（ステップＳ１２）。電源オフ処理は各センサ１１０、１１２、１１４、１１６、１１８に対する給電を停止することを含む。
【００８７】  電源がオフに変化していない場合には，電動モータ５４が逆転しているかの判別が行われる（ステップＳ１３）。電動モータ５４が逆転している場合には、待機状態処理（ステップＳ１０）に戻る。
【００８８】  電動モータ５４が逆転していない場合には、電動モータ５４が１回転したことを確認し（ステップＳ１４）、その後に、電動モータ５４が始動される（ステップＳ１５）。
【００８９】  次に、クランク軸２４の１回転の期間におけるモータ電流Ｉの波形が一定であるか否かの判別が行われる（ステップＳ１６）。モータ電流Ｉの波形が一定であれば、ペダル踏力が実質的にゼロであると推定し、アシストを必要としない惰性走行と判断して待機状態処理（ステップＳ１０）に戻る。
【００９０】  モータ電流Ｉの波形が一定でない場合には、モータ電流Ｉの変化（差異）が所定の閾値以上であるか否かの判別が行われる（ステップＳ１７）。この判別は、第１の角度範囲θ１におけるモータ電流Ｉの平均値或いは積分値と第２の角度範囲θ２におけるモータ電流Ｉの平均値或いは積分値との変化（差値）が所定の閾値以上であるか否かの判別である。
【００９１】  モータ電流Ｉの変化が所定の閾値以上であれば、ペダル踏力は、第１の角度範囲θ１におけるモータ電流Ｉの平均値或いは積分値と第２の角度範囲θ２におけるモータ電流Ｉの平均値或いは積分値との差値に概ね比例するとして、その差値に応じたペダル踏力を推定する演算が行われ、推定されたペダル踏力に応じたモータ駆動出力が演算される（ステップＳ１８）。
【００９２】  次に、演算されたモータ駆動出力によるモータ駆動処理が行われる（ステップＳ１９）。モータ駆動処理は、演算されたモータ駆動出力に応じた駆動電流を電動モータ５４に対して通電することを含んでいる。これにより、ペダル踏力に応じたペダリングのアシストが行われる。
【００９３】  モータ電流Ｉの変化が所定の閾値未満である場合には、第１の角度範囲θ１におけるクランク軸２４の角速度ω１及び第２の角度範囲θ２におけるクランク軸２４の角速度ω２とが演算され、（ω１／ω２）が１以上であるか否かの判別が行われる（ステップＳ２０）。（ω１／ω２）が１以上であれば、待機状態処理（ステップＳ１０）に戻る。（ω１／ω２）が１未満であれば、次に、（ω１／ω２）が所定の閾値ωＳ未満であるか否かの判別が行われる（ステップＳ２１）。
【００９４】  （ω１／ω２）が所定の閾値ωＳ以下であれば、（ω１／ω２）が小さいほどペダル踏力が大きいと推定し、（ω１／ω２）に応じたモータ駆動出力が演算され（ステップＳ１８）、演算されたモータ駆動出力によるモータ駆動処理が行われる（ステップＳ１９）。これにより、（ω１／ω２）に基づくペダリングの状態に応じたアシストが行われる。
【００９５】  （ω１／ω２）が所定の閾値ωＳ以下でない場合には、モータ駆動出力が予め定められている低出力の「弱」に設定され（ステップＳ２２）、「弱」のモータ駆動出力によるモータ駆動処理が行われる（ステップＳ１９）。
【００９６】  これにより、ペダル踏力の検出のための構造が複雑化したり、自転車１０の改造を要したりすることなく、ペダル踏力に応じたアシストが行われると共に、運転者が意図するペダリングの状態に応じたアシストが行われる。
【００９７】（第２実施形態）  モータ駆動制御部１２６は、第２実施形態では、踏力推定演算部１２０によって推定されたペダル踏力に応じた制御指令に加えて、回転角センサ１１０からクランク回転角度位置に関する情報を入力し、当該情報に基づいて、クランク回転角度位置の時間的な変化から第１のクランク回転角度位置あるいは第１の角度範囲θ１におけるクランク軸２４の角加速度α１と第２のクランク回転角度位置あるいは第２の角度範囲θ２におけるクランク軸２４の角加速度α２とを演算し、この角加速度α１とα２との差異に応じて決められた制御指令をモータ駆動回路１２８に出力する。
【００９８】  次に、制御装置１００の第２実施形態の制御ルーチンを、図９に示されているフローチャートを参照して説明する。
【００９９】  この制御ルーチンは電動アシストユニット５０の電源がオンになることにより開始され、まず、待機状態処理が行われる（ステップＳ７０）。待機状態処理は各センサ１１０、１１２、１４１、１１６、１１８を給電によって活動状態にすると共に電動モータ５４を停止状態にすることを含む。
【０１００】  次に、電動アシストユニット５０の電源がオフに変化したか否かの判別が行われる（ステップＳ７１）。電源がオフに変化した場合には、電源オフ処理が行われる（ステップＳ７２）。電源オフ処理は各センサ１１０、１１２、１１４、１１６、１１８に対する給電を停止することを含む。
【０１０１】  電源がオフに変化していない場合には，電動モータ５４が逆転しているかの判別が行われる（ステップＳ７３）。電動モータ５４が逆転している場合には、待機状態処理（ステップＳ７０）に戻る。
【０１０２】  電動モータ５４が逆転していない場合には、電動モータ５４が１回転したことを確認し（ステップＳ７４）、その後に、電動モータ５４が始動される（ステップＳ７５）。
【０１０３】  次に、クランク軸２４の１回転の期間におけるモータ電流Ｉの波形が一定であるか否かの判別が行われる（ステップＳ７６）。モータ電流Ｉの波形が一定であれば、ペダル踏力が実質的にゼロであると推定し、アシストを必要としない惰性走行と判断して待機状態処理（ステップＳ７０）に戻る。
【０１０４】  モータ電流Ｉの波形が一定でない場合には、モータ電流Ｉの変化（差異）が所定の閾値以上であるか否かの判別が行われる（ステップＳ７７）。この判別は、第１の角度範囲θ１におけるモータ電流Ｉの平均値或いは積分値と第２の角度範囲θ２におけるモータ電流Ｉの平均値或いは積分値との変化（差値）が所定の閾値以上であるか否かの判別である。
【０１０５】  モータ電流Ｉの変化が所定の閾値以上であれば、ペダル踏力は、第１の角度範囲θ１におけるモータ電流Ｉの平均値或いは積分値と第２の角度範囲θ２におけるモータ電流Ｉの平均値或いは積分値との差値に概ね比例するとして、その差値に応じたペダル踏力を推定する演算が行われ、推定されたペダル踏力に応じたモータ駆動出力が演算される（ステップＳ７８）。
【０１０６】  次に、演算されたモータ駆動出力によるモータ駆動処理が行われる（ステップＳ７９）。モータ駆動処理は、演算されたモータ駆動出力に応じた駆動電流を電動モータ５４に対して通電することを含んでいる。これにより、ペダル踏力に応じたペダリングのアシストが行われる。
【０１０７】  モータ電流Ｉの変化が所定の閾値未満である場合には、第１の角度範囲θ１におけるクランク軸２４の角加速度α１及び第２の角度範囲θ２におけるクランク軸２４の角加速度α２とが演算され、（α１／α２）が１以上であるか否かの判別が行われる（ステップＳ８０）。（α１／α２）が１以上であれば、待機状態処理（ステップＳ７０）に戻る。（α１／α２）が１未満であれば、次に、（α１／α２）が所定の閾値αＳ未満であるか否かの判別が行われる（ステップＳ８１）。
【０１０８】  （α１／α２）が所定の閾値αＳ以下であれば、（α１／α２）が小さいほどペダル踏力が大きいと推定し、（α１／α２）に応じたモータ駆動出力が演算され（ステップＳ７８）、演算されたモータ駆動出力によるモータ駆動処理が行われる（ステップＳ７９）。これにより、（α１／α２）に基づくペダリングの状態に応じたアシストが行われる。
【０１０９】  （α１／α２）が所定の閾値ωＳ以下でない場合には、モータ駆動出力が予め定められている低出力の「弱」に設定され（ステップＳ８２）、「弱」のモータ駆動出力によるモータ駆動処理が行われる（ステップＳ１９）。
【０１１０】  これにより、ペダル踏力の検出のための構造が複雑化したり、自転車１０の改造を要したりすることなく、ペダル踏力に応じたアシストが行われると共に、運転者が意図するペダリングの状態に応じたアシストが行われる。
【０１１１】（第３実施形態）  踏力推定演算部１２０は、第３実施形態では、回転角センサ１１０からのクランク回転角度位置に関する情報と、パルスセンサ１１２からのクランク軸２４のクランク角の基準点及びクランク軸２４の回転に関する情報とを取り込み、クランク回転角度位置の時間的な変化からクランク軸２４の角速度ωを演算し、第１のクランク回転角度位置におけるクランク軸２４の角速度ω１と第１のクランク回転角度位置とは異なる第２のクランク回転角度位置におけるクランク軸２４の角速度ω２との差異（差値或いは比率）から自転車１０のペダル踏力を推定する。
【０１１２】  踏力推定演算部１２０は、第２のクランク回転角度位置における角速度ω２と第１のクランク回転角度位置における角速度ω１の差値（ω２−ω１）が小さいほど、或いは角速度ω２と角速度ω１との比率（ω２／ω１）が小さいほど、ペダル踏力が大きいと推定する。
【０１１３】  実施形態３でも、第１のクランク回転角度位置はクランクアーム２６のペダル３０の最上昇位置から９０度以下の角度範囲内にあり、第２のクランク回転角度位置はクランクアーム２６のペダル３０の最上昇位置から９０度以上且つ１８０度以下の角度範囲内にある。
【０１１４】  角速度ω１及びω２は、各々、上述の角度範囲内の少なくとも１点の角速度ωであってよい。又、角速度ω１は、ペダル３０の最上昇位置から１５度程度の第１の角度範囲θ１（図６参照）における角速度ωの平均値或いは積分値であり、角速度ω２は、ペダル３０の最上昇位置から９０度進んだ位置から１５度程度の第２の角度範囲θ２（図６参照）における角速度ωの平均値或いは積分値であってもよい。
【０１１５】  図１０に示されている角速度波形から分かるように、第２の角度範囲θ２における角速度ω２の平均値或いは積分値は、第１の角度範囲θ１における角速度ω１の平均値或いは積分値より大きい値になり、差値（ω２−ω１）或いは比率（ω２／ω１）がペダル踏力に概ね比例する。
【０１１６】  モータ駆動制御部１２６は、基本的には踏力推定演算部１２０によって推定されたペダル踏力に応じた駆動電流をもって電動モータ５４を作動させるべく、モータ駆動回路１２８に制御指令を出力する。
【０１１７】  モータ駆動制御部１２６は、更に、電流センサ１１６からモータ電流Ｉに関する情報を入力し、当該情報に基づいて第１のクランク回転角度位置あるいは第１の角度範囲θ１におけるモータ電流Ｉ１と第２のクランク回転角度位置あるいは第２の角度範囲θ２におけるモータ電流Ｉ２との差異に応じて決められた制御指令をモータ駆動回路１２８に出力する。
【０１１８】  モータ駆動回路１２８は、バッテリ１０２から電動モータ５４に通電する駆動電流を定量的に設定する。これにより、電動モータ５４は、ペダル踏力の推定値或いは／及びモータ電流に応じた回転出力によってペダリングのアシストを行う。これにより、ペダル踏力の検出のための構造が複雑化したり、自転車１０の改造を要したりすることなく、ペダル踏力に応じたアシストが行われる。
【０１１９】  次に、制御装置１００の第３実施形態の制御ルーチンを、図１１に示されているフローチャートを参照して説明する。
【０１２０】  この制御ルーチンは電動アシストユニット５０の電源がオンになることにより開始され、まず、待機状態処理が行われる（ステップＳ３０）。待機状態処理は各センサ１１０、１１２、１４１、１１６、１１８を給電によって活動状態にすると共に電動モータ５４を停止状態にすることを含む。
【０１２１】  次に、電動アシストユニット５０の電源がオフに変化したか否かの判別が行われる（ステップＳ３１）。電源がオフに変化した場合には、電源オフ処理が行われる（ステップＳ３２）。電源オフ処理は各センサ１１０、１１２、１１４、１１６、１１８に対する給電を停止することを含む。
【０１２２】  電源がオフに変化していない場合には，電動モータ５４が逆転しているかの判別が行われる（ステップＳ３３）。電動モータ５４が逆転している場合には、待機状態処理（ステップＳ１０）に戻る。
【０１２３】  電動モータ５４が逆転していない場合には、電動モータ５４が１回転したことを確認し（ステップＳ３４）、その後に、電動モータ５４が始動される（ステップＳ３５）。
【０１２４】  次に、クランク軸２４の１回転の期間におけるクランク軸２４の角速度ωの波形が一定であるか否かの判別が行われる（ステップＳ３６）。角速度ωの波形が一定であれば、ペダル踏力が実質的にゼロであると推定し、アシストを必要としない惰性走行と判断して待機状態処理（ステップＳ３０）に戻る。
【０１２５】  角速度ωの波形が一定でない場合には、角速度ωの変化（差異）が所定の閾値以上であるか否かの判別が行われる（ステップＳ３７）。この判別は、第２の角度範囲θ２における角速度ωの平均値或いは積分値と第１の角度範囲θ１における角速度ωの平均値或いは積分値との変化（差値）が所定の閾値以上であるか否かの判別である。
【０１２６】  角速度ωの変化が所定の閾値以上であれば、ペダル踏力は、第２の角度範囲θ２における角速度ωの平均値或いは積分値と第１の角度範囲θ１における角速度ωの平均値或いは積分値との差値に概ね比例するとして、その差値に応じたペダル踏力を推定する演算が行われ、推定されたペダル踏力に応じたモータ駆動出力が演算される（ステップＳ３８）。
【０１２７】  次に、演算されたモータ駆動出力によるモータ駆動処理が行われる（ステップＳ３９）。モータ駆動処理は、演算されたモータ駆動出力に応じた駆動電流を電動モータ５４に対して通電することを含んでいる。これにより、ペダル踏力に応じたペダリングのアシストが行われる。
【０１２８】  角速度ωの変化が所定の閾値未満である場合には、第１の角度範囲θ１におけるモータ電流Ｉ１及び第２の角度範囲θ２におけるモータ電流Ｉ２とが演算され、（Ｉ２／Ｉ１）が１以上であるか否かの判別が行われる（ステップＳ４０）。（Ｉ２／Ｉ１）が１以上であれば、待機状態処理（ステップＳ３０）に戻る。（Ｉ２／Ｉ１）が１未満であれば、次に、（Ｉ２／Ｉ１）が所定の閾値ＩＳ以下であるか否かの判別が行われる（ステップＳ４１）。
【０１２９】  （Ｉ２／Ｉ１）が所定の閾値ＩＳ以下であれば、（Ｉ２／Ｉ１）に応じたモータ駆動出力が演算され（ステップＳ３８）、演算されたモータ駆動出力によるモータ駆動処理が行われる（ステップＳ３９）。これにより、（Ｉ２／Ｉ１）に基づくペダリングの状態に応じたアシストが行われる。
【０１３０】  （Ｉ２／Ｉ１）が所定の閾値ＩＳ以下でない場合には、モータ駆動出力が予め定められている低出力の「弱」に設定され（ステップＳ４２）、「弱」のモータ駆動出力によるモータ駆動処理が行われる（ステップＳ３９）。
【０１３１】  これにより、ペダル踏力の検出のための構造が複雑化したり、自転車１０の改造を要したりすることなく、ペダル踏力に応じたアシストが行われると共に、運転者が意図するペダリングの状態に応じたアシストが行われる。
【０１３２】（第４実施形態）  踏力推定演算部１２０は、第４実施形態では、回転角センサ１１０からのクランク回転角度位置に関する情報と、パルスセンサ１１２からのクランク軸２４のクランク角の基準点及びクランク軸２４の回転に関する情報とを取り込み、クランク回転角度位置の時間的な変化からクランク軸２４の角加速度αを演算し、第１のクランク回転角度位置におけるクランク軸２４の角加速度α１と第１のクランク回転角度位置とは異なる第２のクランク回転角度位置におけるクランク軸２４の角加速度α２との差異（差値或いは比率）から自転車１０のペダル踏力を推定する。
【０１３３】  踏力推定演算部１２０は、第２のクランク回転角度位置における角加速度α２と第１のクランク回転角度位置における角加速度α１との差値（α２−α１）が大きいほど、或いは角加速度α２と角加速度α１との比率（α２／α１）が大きいほど、ペダル踏力が大きいと推定する。
【０１３４】  実施形態４でも、第１のクランク回転角度位置はクランクアーム２６のペダル３０の最上昇位置から９０度以下の角度範囲内にあり、第２のクランク回転角度位置はクランクアーム２６のペダル３０の最上昇位置から９０度以上且つ１８０度以下の角度範囲内にある。
【０１３５】  角加速度α１及びα２は、各々、上述の角度範囲内の少なくとも１点の角加速度αであってよい。又、角加速度α１は、ペダル３０の最上昇位置から１５度程度の第１の角度範囲θ１（図６参照）における角加速度αの平均値或いは積分値であり、角加速度α２は、ペダル３０の最上昇位置から９０度進んだ位置から１５度程度の第２の角度範囲θ２（図６参照）における角加速度αの平均値或いは積分値であってもよい。
【０１３６】  第２の角度範囲θ２における角加速度α２の平均値或いは積分値は、第１の角度範囲θ１における角加速度α１の平均値或いは積分値より大きい値になり、差値（α２−α１）或いは比率（α２／α１）がペダル踏力に概ね比例する。
【０１３７】  モータ駆動制御部１２６は、基本的には踏力推定演算部１２０によって推定されたペダル踏力に応じた駆動電流をもって電動モータ５４を作動させるべく、モータ駆動回路１２８に制御指令（駆動電流指令）を出力する。
【０１３８】  モータ駆動制御部１２６は、更に、電流センサ１１６からモータ電流Ｉに関する情報を入力し、当該情報に基づいて第１のクランク回転角度位置あるいは第１の角度範囲θ１におけるモータ電流Ｉ１と第２のクランク回転角度位置あるいは第２の角度範囲θ２におけるモータ電流Ｉ２との差異に応じて決められた制御指令をモータ駆動回路１２８に出力する。
【０１３９】  モータ駆動回路１２８は、バッテリ１０２から電動モータ５４に通電する駆動電流を定量的に設定する。これにより、電動モータ５４は、ペダル踏力の推定値或いは／及びモータ電流に応じた回転出力によってペダリングのアシストを行う。これにより、ペダル踏力の検出のための構造が複雑化したり、自転車１０の改造を要したりすることなく、ペダル踏力に応じたアシストが行われる。
【０１４０】  次に、制御装置１００の第４実施形態の制御ルーチンを、図１２に示されているフローチャートを参照して説明する。
【０１４１】  この制御ルーチンは電動アシストユニット５０の電源がオンになることにより開始され、まず、待機状態処理が行われる（ステップＳ５０）。待機状態処理は各センサ１１０、１１２、１４１、１１６、１１８を給電によって活動状態にすると共に電動モータ５４を停止状態にすることを含む。
【０１４２】  次に、電動アシストユニット５０の電源がオフに変化したか否かの判別が行われる（ステップＳ５１）。電源がオフに変化した場合には、電源オフ処理が行われる（ステップＳ５２）。電源オフ処理は各センサ１１０、１１２、１１４、１１６、１１８に対する給電を停止することを含む。
【０１４３】  電源がオフに変化していない場合には，電動モータ５４が逆転しているかの判別が行われる（ステップＳ５３）。電動モータ５４が逆転している場合には、待機状態処理（ステップＳ５０）に戻る。
【０１４４】  電動モータ５４が逆転していない場合には、電動モータ５４が１回転したことを確認し（ステップＳ５４）、その後に、電動モータ５４が始動される（ステップＳ５５）。
【０１４５】  次に、クランク軸２４の１回転の期間におけるクランク軸２４の角加速度αの波形が一定であるか否かの判別が行われる（ステップＳ５６）。角加速度αの波形が一定であれば、ペダル踏力が実質的にゼロであると推定し、アシストを必要としない惰性走行と判断して待機状態処理（ステップＳ５０）に戻る。
【０１４６】  角加速度αの波形が一定でない場合には、角加速度αの変化（差異）が所定の閾値以上であるか否かの判別が行われる（ステップＳ５７）。この判別は、第２の角度範囲θ２における角加速度αの平均値或いは積分値と第１の角度範囲θ１における角加速度αの平均値或いは積分値との変化（差値）が所定の閾値以上であるか否かの判別である。
【０１４７】  角加速度αの変化が所定の閾値以上であれば、ペダル踏力は、第２の角度範囲θ２における角加速度αの平均値或いは積分値と第１の角度範囲θ１における角加速度αの平均値或いは積分値との差値に概ね比例するとして、差値に応じたペダル踏力を推定する演算が行われ、推定されたペダル踏力に応じたモータ駆動出力が演算される（ステップＳ５８）。
【０１４８】  次に、演算されたモータ駆動出力によるモータ駆動処理が行われる（ステップＳ５９）。モータ駆動処理は、演算されたモータ駆動出力に応じた駆動電流を電動モータ５４に対して通電することを含んでいる。これにより、ペダル踏力に応じたペダリングのアシストが行われる。
【０１４９】  角加速度αの変化が所定の閾値未満である場合には、ペダル踏力は、第１の角度範囲θ１における角加速度αの平均値或いは積分値と第２の角度範囲θ２における角加速度αの平均値或いは積分値との差値に概ね比例するとして、その差値に応じたペダル踏力を推定する演算が行われ、推定されたペダル踏力に応じたモータ駆動出力が演算される（ステップＳ５８）。
【０１５０】  次に、演算されたモータ駆動出力によるモータ駆動処理が行われる（ステップＳ５９）。モータ駆動処理は、演算されたモータ駆動出力に応じた駆動電流を電動モータ５４に対して通電することを含んでいる。これにより、ペダル踏力に応じたペダリングのアシストが行われる。
【０１５１】  角加速度αの変化が所定の閾値未満である場合には、第１の角度範囲θ１におけるモータ電流Ｉ１及び第２の角度範囲θ２におけるモータ電流Ｉ２とが演算され、（Ｉ２／Ｉ１）が１以上であるか否かの判別が行われる（ステップＳ６０）。（Ｉ２／Ｉ１）が１以上であれば、待機状態処理（ステップＳ５０）に戻る。（Ｉ２／Ｉ１）が１未満であれば、次に、（Ｉ２／Ｉ１）が所定の閾値ＩＳ以下であるか否かの判別が行われる（ステップＳ６１）。
【０１５２】  （Ｉ２／Ｉ１）が所定の閾値ＩＳ以下であれば、（Ｉ２／Ｉ１）に応じたモータ駆動出力が演算され（ステップＳ５８）、演算されたモータ駆動出力によるモータ駆動処理が行われる（ステップＳ３９）。これにより、（Ｉ２／Ｉ１）に基づくペダリングの状態に応じたアシストが行われる。
【０１５３】  （Ｉ２／Ｉ１）が所定の閾値ＩＳ以下でない場合には、モータ駆動出力が予め定められている低出力の「弱」に設定され（ステップＳ５２）、「弱」のモータ駆動出力によるモータ駆動処理が行われる（ステップＳ５９）。
【０１５４】  これにより、ペダル踏力の検出のための構造が複雑化したり、自転車１０の改造を要したりすることなく、ペダル踏力に応じたアシストが行われると共に、運転者が意図するペダリングの状態に応じたアシストが行われる。
【０１５５】  以上、本発明を、その好適な実施形態について説明したが、本発明はこのような実施形態により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、電動モータ５４の回り止めは、アウタケーシング５６がダウンチューブ１４やサブチューブ１５に当接すること以外に、シートチューブ１２、チェーンステー１６に当接することにより行われてもよい。変速歯車列５９の各歯車は、平歯車以外にはすば歯車であってもよい。また、前記実施形態に示した構成要素は必ずしも全てが必須なものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。
【符号の説明】
【０１５６】１０    ：自転車１２    ：シートチューブ１４    ：ダウンチューブ１５    ：サブチューブ１６    ：チェーンステー１８    ：フレーム２０    ：軸受筒体２２    ：パイプ継手２４    ：クランク軸２６    ：クランクアーム２８    ：クランクアーム３０    ：ペダル３２    ：ドライブスプロケット３４    ：スプライン軸部３６    ：ねじ孔３８    ：スプライン孔４０    ：ねじ４９    ：締結バンド５０    ：電動アシストユニット（自転車用電動アシスト装置）５１    ：ボルト５２    ：ハウジング５２Ａ  ：第１半体５２Ｂ  ：第２半体５２Ｃ  ：円環部５２Ｄ  ：カバー部材５３    ：第１歯車室５４    ：電動モータ５５    ：ボルト５６    ：アウタケーシング５７    ：第２歯車室５８    ：出力軸５９    ：変速歯車列６０    ：駆動平歯車６２    ：ブッシュ６４    ：中間軸６６    ：中間平歯車６８    ：中間平歯車７０    ：中心開口７２    ：円筒部７４    ：外周部７６    ：右側部７８    ：ボール軸受８０    ：出力平歯車８１    ：回転出力部材８２    ：ボルト８４    ：回転出力板９０    ：連結部材９１    ：中央部９２    ：脚部９３    ：貫通孔９４    ：ねじ９６    ：貫通孔９８    ：ノックピン１００  ：制御装置１０２  ：バッテリ１１０  ：回転角センサ１１２  ：パルスセンサ（回転センサ）１１４  ：ジャイロセンサ１１６  ：電流センサ１１８  ：電圧センサ１２０  ：踏力推定演算部１２２  ：クランク正逆転判定部１２４  ：踏力有無判定部１２６  ：モータ駆動制御部１２８  ：モータ駆動回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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