自転車用制御装置
【課題】電動機で走行補助を行う自転車においてスムーズな変速動作を実現する。
【解決手段】自転車用制御装置は、内装変速機１２０と走行アシスト用モータ１４２とを有する自転車を制御する装置であって、アシスト出力制御部１３を備えている。出力制御部１３は、走行アシスト用モータ１４２の出力を制御し、変速の指示を受けると、走行アシスト用モータ１４２の出力を増加させる。
【解決手段】自転車用制御装置は、内装変速機１２０と走行アシスト用モータ１４２とを有する自転車を制御する装置であって、アシスト出力制御部１３を備えている。出力制御部１３は、走行アシスト用モータ１４２の出力を制御し、変速の指示を受けると、走行アシスト用モータ１４２の出力を増加させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変速機と走行補助用電動機とを有する自転車を制御する自転車用制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
人の踏力に加え、モータ駆動力で走行補助を行う電動アシスト自転車が、最近では普及してきている。この電動アシスト自転車に変速機が装備されているものが、特許文献１に開示されている。この自転車では、ペダルによって与えられた人力が、チェーンを介して後輪の車軸に設けられた変速機に伝わり、変速された後、後輪に伝達される。また、この自転車では、後輪にモータ駆動力も伝達される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−５８５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示される自転車では、内装変速機を後輪の車軸に設けている。一般に、このような変速機では、変速動作時に、内部の歯車などの部品に回転トルクが作用していないことが望ましい。変速機の部品が高いトルクを伝えている状態では、変速動作のスムーズさが損なわれることがある。他の変速機においても、過剰な力が作用している状況下では、変速動作のスムーズさが損なわれることがある。
【０００５】
本発明の課題は、電動機で走行補助を行う自転車においてスムーズな変速動作を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明１に係る自転車用制御装置は、変速機と走行補助用電動機とを有する自転車を制御する装置であって、出力制御部を備えている。出力制御部は、走行補助用電動機の出力を制御し、変速の指示を受けると、走行補助用電動機の出力を増加させる。
【０００７】
この自転車用制御装置では、変速の指示の後に走行補助用電動機の出力が増加するため、変速機の変速動作時においてペダルを踏む力が小さくなる。すなわち、本発明に係る制御装置では、チェーンに作用する人の踏力が変速動作時に小さくなり、スムーズな変速動作が実現される。
【０００８】
発明２に係る自転車用制御装置は、発明１の制御装置であって、出力制御部は、変速機の変速動作の開始時に走行補助用電動機の出力が増加している状態にする。
【０００９】
この制御装置では、変速動作の開始時に走行補助用電動機の出力が増加している状態になるため、変速動作が行われているときにはチェーンに作用する踏力が既に小さくなっており、変速動作が確実にスムーズになる。
【００１０】
発明３に係る自転車用制御装置は、発明１又は２の制御装置であって、変速の指示は、手動あるいは自動の変速制御部によって出力制御部に与えられる。
【００１１】
本発明は、人の操作にしたがって変速の指示が出力制御部に与えられたときでも、車速などの情報に応じて自動的に変速の指示が変速制御部から出力制御部に与えられたときでも、適用できる。いずれのときでも、変速の指示が出力制御部に与えられると、走行補助用電動機の出力が増加し、スムーズな変速動作が実現される。
【００１２】
発明４に係る自転車用制御装置は、発明１又は２の制御装置であって、変速制御部をさらに備える。変速機は、変速用電動機を含む。変速制御部は、変速の指示に基づいて、変速用電動機を動作させる。また、変速制御部は、出力制御部が走行用電動機の出力を増加させた後に、変速用電動機を動作させる。
【００１３】
この制御装置では、変速機の変速用電動機の動作開始のタイミングが、走行用電動機の出力の増加のあとになる。したがって、変速動作の開始時に走行補助用電動機の出力が増加している状態になり、変速動作が確実にスムーズになる。
【００１４】
発明５に係る自転車用制御装置は、発明１〜４のいずれかの制御装置であって、変速機は、内装変速機である。
【００１５】
内装変速機は、歯車を用いた変速機であり、その取付位置によって、後輪ハブ変速機と呼ばれるものや、クランク軸変速機と呼ばれるものがある。この内装変速機では、伝達するトルクが小さいときのほうが大きいときよりも変速動作が一般にスムーズであるが、本発明では変速動作時に変速機に掛かるトルクが小さくなるため、スムーズな変速動作が実現される。
【００１６】
発明６に係る自転車用制御装置は、発明１〜４のいずれかの制御装置であって、変速機は、外装変速機である。
【００１７】
外装変速機は、ディレーラによってチェーンをスプロケット間で移動させることで変速を行う変速機である。クランク軸のスプロケット間でチェーンを掛けかえるフロントディレーラ、及び／又は、後輪のスプロケット間でチェーンを掛けかえるリアディレーラを、シフターから延びるワイヤー（ケーブル）または電動モータで動かすことで、変速が行われる。この外装変速機では、ある程度の張力がチェーンに掛かっていても変速動作に悪影響が出ることは少ないが、チェーンに過度の張力が掛かっていると変速しにくい。しかし、本発明によれば、変速動作時にチェーンに過度の張力が掛かることがなくなるので、変速動作がスムーズになる。
【００１８】
発明７に係る自転車用制御装置は、発明１〜６のいずれかの制御装置であって、走行補助用電動機は、車輪の１つである前輪あるいは後輪に設けられている。
【００１９】
ここでは、変速の指示の後に走行補助用電動機の出力が増加するが、それによって前輪あるいは後輪に増加した走行補助力が作用する。これにより、ペダル及びクランクからチェーンに伝わる人の踏力が相対的に小さくなり、その状態で変速機の変速動作が行われることになる。したがって、スムーズな変速動作が実現される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、変速の指示の後に走行補助用電動機の出力が増加し、変速機の変速動作時においてペダルを踏む力が小さくなるため、スムーズな変速動作が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る自転車用制御装置を採用する自転車の側面図。
【図２】ハンドルに装着された変速操作ユニットを示す図。
【図３】自転車用制御装置のブロック図。
【図４】変速制御のフローチャート。
【図５】他の実施形態に係る変速制御のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
＜全体構成＞
本発明の一実施形態に係る自転車用制御装置を採用した自転車１０１を図１に示す。自転車１０１は、主として、フレーム１０２と、ハンドル１０４と、表示装置１１８と、前輪１０６と、後輪１０７と、チェーン１１０と、クランク１１６と、内装変速機１２０と、リアキャリア１３０と、充電池１３４と、アシストモータユニット１４０と、自転車用制御装置を構成するマイクロコンピュータ１２と、図示しないフロントブレーキ装置及びリアブレーキ装置と、を備えている。
【００２３】
＜フレーム＞
フレーム１０２は、フレーム体１１１とフロントフォーク１１２とを有する。フロントフォーク１１２は、フレーム体１１１の前部に、斜めの軸回りに揺動自在に装着されている。フレーム１０２には、サドル１１３およびハンドル１０４を含む各部が取り付けられている。
【００２４】
＜クランク＞
クランク１１６は、水平に延びるクランク軸１１６ａと、その軸方向の両端に設けられ１８０度位相の異なる左右のクランクアーム１１６ｂと、を備える。クランク軸１１６ａは、フレーム体１１１のハンガー部１２２に回転自在に支持されている。クランクアーム１１６ｂの先端には、ペダル１１９が装着されている。チェーン１１０は、クランク軸１１６ａに固定されているフロントスプロケットと、後述する内装変速機１２０の内装変速ハブ１２１に設けられるリアスプロケットとに掛け渡されている。
【００２５】
＜内装変速機＞
内装変速機１２０は、図３に示すように、内装変速ハブ１２１と、変速用モータ１２２と、モータドライバ１２３とを備えている。チェーン１１０により駆動される内装変速ハブ１２１は、後輪１０７の中心部に配置される。内装変速ハブ１２１は、８段変速のハブである。内装変速ハブ１２１は、遊星歯車機構を含む変速機構を備える。内装変速ハブ１２１には、変速機構を電動駆動するための変速用モータ１２２が連結されている。モータドライバ１２３は、後述する変速制御部１４から信号を受けて、変速用モータ１２２を駆動する。また、内装変速ハブ１２１には、リアブレーキ装置が連結されている。
【００２６】
＜ハンドルに装着される変速操作ユニットおよび表示装置＞
ハンドル１０４は、フロントフォーク１１２の上部に固定されたハンドルステム１１４と、ハンドルステム１１４に固定されたハンドルバー１１５とを有している。ハンドルバー１１５の両端には、ブレーキレバーおよびグリップ１１５ａがそれぞれ装着されている。
【００２７】
図２に示すように、ハンドル１０４のグリップ１１５ａの近傍には、変速操作ユニット９０が装着されている。変速操作ユニット９０は、第１変速操作ボタン９１、第２変速操作ボタン９２および操作ダイヤル９３を１つにまとめたユニットである。第１および第２変速操作ボタン９１，９２および操作ダイヤル９３は、図２に示すように、グリップ１１５ａを握りながら人の手で操作できる位置にある。第１および第２変速操作ボタン９１，９２は、押しボタンである。左側の第１変速操作ボタン９１は、低速段から高速段への変速を行うためのボタンである。右側の第２変速操作ボタン９２は、高速段から低速段への変速を行うためのボタンである。操作ダイヤル９３は、２つの変速モードとパーキング（Ｐ）モードとを切り換えるためのダイヤルであり、３つの停止位置Ｐ，Ａ，Ｍを有している。ここで２つの変速モードとは、自動変速（Ａ）モードと手動変速（Ｍ）モードである。自動変速モードは、後述する車速センサ１４３からの車速信号に基づいて内装変速機１２０の内装変速ハブ１２１を自動変速するモードである。また、手動変速モードは、第１および第２変速操作ボタン９１，９２の操作により、所望の変速段に内装変速ハブ１２１を変速するモードである。パーキングモードは、内装変速ハブ１２１をロックして後輪１０７の回転を規制するモードである。
【００２８】
ハンドルバー１１５の中央部には、ハンドルステム１１４を跨いで表示装置１１８が固定されている。表示装置１１８は、液晶ディスプレイ画面を有し、変速モード、自転車の速度、変速段数、走行距離および充電池１３４の残量、などを表示する。
【００２９】
＜リアキャリア＞
フレーム体１１１の後部には、リアキャリア１３０が取り付けられている。リアキャリア１３０には、マイクロコンピュータ１２を含むリアキャリアユニット１３３が装着されている。リアキャリアユニット１３３は、充電池１３４を着脱可能に搭載している。充電池１３４は、変速用モータ１２２、後述する走行アシスト用モータ１４２、マイクロコンピュータ１２等の電源となる、充電池１３４は、例えばニッケル水素電池およびリチウムイオン電池等を用いた蓄電池である。充電池１３４には、尾灯１３９が一体で取り付けられている。
【００３０】
＜アシストモータユニット＞
前輪１０６の中心部には、前輪１０６の駆動補助用のアシストモータユニット１４０が装着されている。アシストモータユニット１４０には、フロントブレーキ装置が連結されている。アシストモータユニット１４０に、フロントブレーキ装置が連結されない場合には、フロントフォーク１１２にブレーキ装置を設ければよい。アシストモータユニット１４０の内部には、図３に示すように、走行アシスト用モータ１４２と、モータドライバ１４１と、車速センサ１４３とが設けられている。走行アシスト用モータ１４２は、たとえば３相ブラシレスＤＣモータまたは交流モータである。モータドライバ１４１は、充電池１３４から直流出力された電流を、走行アシスト用モータ１４２の駆動に適した交流電流に変換する。車速センサ１４３は、走行アシスト用モータ１４２の回転速度、つまり自転車１０１の速度を検出する。
【００３１】
アシストモータユニット１４０は、人の踏力に応じたトルク（例えば、クランク軸１１６ａに作用するトルクの所定倍のトルク）を、走行アシスト用モータ１４２で補助的に発生させる。その走行アシスト用モータ１４２のトルクは、前輪１０６に伝えられる。クランク軸１１６ａに作用するトルク（ペダル１１９を踏む人の踏力）は、踏力センサ９５により検出する。
【００３２】
踏力センサ９５は、フレーム１０２のハンガー部１２２に取り付けられる。踏力センサ９５は、クランク軸１１６ａのトルクを、非接触で、或いは、クランク軸１１６ａまたはクランクアーム１１６ｂに接触して検出する。たとえば踏力センサ９５は、たとえばクランク軸１１６ａに設けられる磁歪素子とその磁歪素子に対向して配置される検出コイルを備える磁歪センサ、クランク軸１１６ａまたはクランクアーム１１６ｂに設けられる歪ゲージ、またはクランク軸１１６ａを支持する支持部に設けられる歪ゲージによって実現される。踏力センサ９５は、これらの構成に限られず、クランク軸１１６ａに生じるトルクに応じて出力が変化するセンサであればよい。踏力センサ９５は、クランク軸１１６ａに作用する踏力に応じて変化する信号を、トルク値を表す情報としてマイクロコンピュータ１２に送る。
【００３３】
＜マイクロコンピュータ＞
自転車用制御装置を構成するマイクロコンピュータ１２は、上述のように、リアキャリアユニット１３３の内部に配置されており、電気的に接続された電装品を制御する。マイクロコンピュータ１２は、ＣＰＵ（Central processing unit），ＲＡＭ(random access memory)，ＲＯＭ(read only memory)，Ｉ／Ｏインターフェイスを含み、幾つかの機能部を備える。図３に示すように、マイクロコンピュータ１２は、その機能部として、走行アシスト用モータ１４２の出力を制御するアシスト出力制御部１３と、内装変速機１２０の変速用モータ１２２を制御する変速制御部１４と、を備えている。
【００３４】
マイクロコンピュータ１２には、各種センサからの情報および人の操作指示が入力される。具体的には、マイクロコンピュータ１２に、第１変速操作ボタン９１、第２変速操作ボタン９２、操作ダイヤル９３、車速センサ１４３、踏力センサ９５などが電気的に接続されている。
【００３５】
マイクロコンピュータ１２のアシスト出力制御部１３は、アシストモードのとき、乗り手の踏力の所定倍のアシスト力が発生するように、走行アシスト用モータ１４２を制御する。アシスト出力制御部１３は、複数のアシストモードで走行アシスト用モータ１４２を制御する。具体的には、アシストモードとして、踏力の最大２倍のアシスト力で補助する強アシストモード、最大１．５倍のアシスト力で補助する中アシストモード、および最大１倍のアシスト力で補助する弱アシストモードの３つのアシストモードを、アシスト出力制御部１３は有している。また、アシスト出力制御部１３は、アシストを行わないオフモードも有している。アシストモードの切換は、ハンドル１０４に設けられる図示しないスイッチによって行ってもよく、また前記の操作ダイヤル９３によって行われても良い。
【００３６】
マイクロコンピュータ１２の変速制御部１４は、第１および第２変速操作ボタン９１，９２の操作から変速の指示を受け、変速用モータ１２２を動かして内装変速ハブ１２１の段数を変更するか、或いは、車速に応じて自動的に生成される変速の指示を受け、変速用モータ１２２を動かして内装変速ハブ１２１の段数を変更する。但し、図４を参照して後述するように、変速制御部１４は、内装変速ハブ１２１の段数を変更する前に、手動あるいは自動の変速の指示を、アシスト出力制御部１３へ伝える。手動あるいは自動の変速の要求があったことを認識したアシスト出力制御部１３は、走行アシスト用モータ１４２によるアシスト力を一時的に増加させる。これについての詳細は、後述する。
【００３７】
操作ダイヤル９３が停止位置Ｍにあって、手動変速モードが人によって選択されているときには、変速制御部１４は、第１変速操作ボタン９１が押されたときに、低速段から高速段への変速を行わせ、第２変速操作ボタン９２が押されたときに高速段から低速段への変速を行わせる。すなわち、変速制御部１４は、第１および第２変速操作ボタン９１，９２が押されたときに、変速の指示があったと認識する。
【００３８】
操作ダイヤル９３が停止位置Ａにあって、自動変速モードが人によって選択されているときには、変速制御部１４は、車速センサ１４３からの車速信号に基づく車速情報から、変速が必要だと判断すると、変速の指示を生成する。そして、後述の図４に示すステップＳ５において、変速の指示を内装変速機１２０の変速用モータ１２２を駆動するモータドライバ１２３に送る。変速制御部１４は、自動変速のための２種類のテーブルを保持しており、踏力センサ９５で検出した踏力値（クランク軸１１６ａのトルク）に応じていずれのテーブルを使用するかを決定する。具体的には、高トルクモードおよびノーマルモードの各テーブルを保持しており、各テーブルには自動変速モード時のシフトアップ及びシフトダウンの車速しきい値が記憶されている。高トルクモードにおける車速しきい値は、踏力値が所定値以上になっているときの車速しきい値であり、ノーマルモードにおける車速しきい値は、踏力値が所定値に達していない場合の車速しきい値である。
【００３９】
次に、図４を参照して、上記の変速制御部１４による変速制御の主要点を整理して説明する。手動変速モードであっても、自動変速モードであっても、図４のフローに従って変速制御が行われる。
【００４０】
内装変速ハブ１２１の段数を変更したいという変速要求、すなわち変速の指示があると、ステップＳ１からステップＳ２に移行する。ステップＳ２では、車速センサ１４３からの信号に基づいて算出した車速がゼロであるか否かを判断する。車速がゼロの場合には、ステップＳ２からステップＳ５に移行し、直ちに変速用モータ１２２に動作指令を送って変速動作を実行させる。車速がゼロであれば、内装変速ハブ１２１の内部部品にトルクが殆ど作用していないため、変速動作がスムーズに行われる。ステップＳ２で車速がゼロではないと判断したときには、ステップＳ３に移行する。ステップＳ３では、どのアシストモードになっているかに関わらず、アシスト出力制御部１３がモータドライバ１４１に信号を送って走行アシスト用モータ１４２によるアシスト力を増加させる。次に、ステップＳ４に移行し、走行アシスト用モータ１４２によるアシスト力が実際に増加したか否かを判断する。ステップＳ４では、例えば、アシスト出力制御部１３からモータドライバ１４１に走行アシスト用モータ１４２のアシスト力増加の信号を送ってから所定の微少時間が経過したことで、アシスト力が実際に増加したと判断することができる。また、ステップＳ４では、アシスト力増加の信号を送り終わったことで、アシスト力が実際に増加したと判断してもよい。ステップＳ４でアシスト力が増加したと判断されると、ステップＳ５に移行し、変速制御部１４がモータドライバ１２３に信号を送って変速用モータ１２２を動かし、内装変速ハブ１２１での変速動作を実行させる。この変速動作の開始の時点では、既に、走行アシスト用モータ１４２によるアシスト力が実際に増加した状態となっており、代わりにペダル１１９を踏む人の踏力が小さくなっている。このため、人の踏力によって内装変速ハブ１２１の内部部品に作用するトルクが、変速動作のときには、変速の指示の前に較べて小さくなっており、スムーズな変速動作が行われる。ステップＳ５の変速動作が完了すると、ステップＳ６に移行する。ステップＳ６では、ステップＳ３で増加させた走行アシスト用モータ１４２によるアシスト力の増加状態を解除する。すなわち、ステップＳ６では、ステップＳ３で一時的に増加させていた走行アシスト用モータ１４２によるアシスト力を、アシストモードに基づく通常の大きさに戻す。ステップＳ６では、ステップＳ５で変速動作を実行してから所定時間後に、走行アシスト用モータ１４２の出力低下状態を解除してもよく、またたとえば変速機または変速モータに現在の変速段を検出するためのセンサを設けておき、このセンサからの出力に基づいて変速が完了したと判断したときに、走行アシスト用モータ１４２の出力低下状態を解除してもよい。
【００４１】
＜他の実施形態＞
以上、本発明の一実施形態に係る自転車用制御装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００４２】
（ａ）上記実施形態では、内装変速機１２０の内装変速ハブ１２１を後輪１０７に装着した自転車１０１に本発明を適用している。これに代えて、クランク軸に付けた遊星歯車機構によって変速を行う変速機を持つ自転車に本発明を適用してもよい。
【００４３】
（ｂ）上記実施形態では、内装変速機１２０の内装変速ハブ１２１を後輪１０７に装着した自転車１０１に本発明を適用している。これに代えて、電動駆動されるフロントディレーラまたはリアディレーラを有する外装変速機を備える自転車に本発明を適用してもよい。この場合、チェーンに過度の張力が掛かった状態で変速動作が行われることがなくなり、変速動作がスムーズになる。外装変速機の場合、図５に示すように、ステップＳ１２で、車速センサ１４３からの信号に基づいて算出した車速がゼロであるか否かを判断し、車速がゼロであると判断するとステップＳ１３に移り、車速がゼロではないと判断すると、ステップＳ１３以降の処理を待機する構成とする。
【００４４】
（ｃ）上記実施形態では、アシストモータユニット１４０を前輪１０６に装着している。これに代えて、特許文献１（特開平９−５８５６９号公報）に開示されている自転車のように、アシストモータユニットを後輪に設けてもよい。アシストモータユニットは、変速機の出力側に設けられる。
【００４５】
（ｄ）上記実施形態では、クランク軸に作用するトルクを検出する踏力センサ９５の出力に基づいて、アシスト出力制御部１３が、走行アシスト用モータ１４２を制御しているが、この踏力センサ９５に代えて、ペダルの踏力を検出するセンサを設けてもよく、またチェーンのテンションを検出するセンサを設けてもよい。アシスト出力制御部１３は、これらのセンサからの情報に基づいて、走行アシスト用モータ１４２を制御する。
【００４６】
（ｅ）上記実施形態では、ステップＳ２で車速がゼロか否かを判断しているが、ステップＳ２では、クランクが回転しているか否かを判断してもよい。たとえばクランク位置センサを、クランクの回転を検出するセンサとして用いることができる。クランク位置センサで検出されるクランクの位置が変化しない場合には、変速制御部においてクランクが回転していないと判断する。ステップＳ２において、変速制御部は、クランク位置センサから出力される信号が所定時間内に変化する場合に、クランクが回転していると判断して、ステップＳ３に移る。またステップＳ２において、変速制御部は、クランク位置センサから出力される信号が所定時間内に変化ない場合に、クランクが回転していないと判断して、ステップＳ５に移る。クランクの回転を検出するセンサは、上記の構成に限らず、磁石と、リードスイッチとによって実現してもよい。外装変速機においては、図５のステップＳ１２で、クランク位置センサから出力される信号が所定時間内に変化する場合に、クランクが回転していると判断して、ステップＳ１３に移り、ステップＳ１２でクランクが回転していないと判断すると、クランクが回転していると判断するまでは、ステップＳ１３以降の処理を待機する構成とする。
【００４７】
（ｆ）上記実施形態では、ステップＳ２で車速がゼロか否かを判断しているが、ステップＳ２では、踏力センサにおいて踏力が検出されるか否かを判断してもよい。ステップＳ２において、変速制御部は、踏力センサから出力される信号に基づいて、踏力が与えられていると判断すると、ステップＳ３に移り、踏力が与えられていないと判断すると、ステップＳ５に移る。外装変速機においては、図５のステップＳ１２で、踏力が与えられていると判断すると、ステップＳ１３に移り、踏力が与えられていないと判断すると、踏力を検出するまでは、ステップＳ１３以降の処理を待機する構成とする。
【００４８】
（ｇ）上記各実施形態において、ステップＳ２、Ｓ１２を省略して、ステップＳ１で変速要求があると判断すると、ステップＳ３またはＳ１３に移行する構成としてもよい。
【００４９】
（ｈ）上記各実施形態では、変速用モータによって変速を行っているが、本発明はこれに限らず、シフターと変速機とがワイヤー（ケーブル）で機械的に接続され、シフターを動かすことによってワイヤーを介して変速機を動作させてもよい。この場合には、シフターまたはワイヤーの動作を検出するためのセンサを設けておき、シフターまたはワイヤーが動作するとセンサが変速要求を出力する。たとえば前記センサはシフターに設けられ、ライダーがシフターの操作部を操作して、実際にワイヤーが動作する前にセンサが変速要求を出力するのが好ましい。
【００５０】
（ｉ）上記実施形態では、ステップＳ２およびＳ１２で車速がゼロではないと判断したとき、さらに変速制御部は、車速が所定の範囲（ゼロよりも大きく所定の速度以下）であるか否かを判断してもよい。変速制御部は、車速が所定の範囲であると判断すると、ステップＳ３およびＳ１３に移り、車速が所定の範囲でないと判断すると車速が所定の範囲になるまで、ステップＳ３およびＳ１３以降の処理を待機する。この場合には、高速域でさらにアシスト力が増加されることを防止することができる。またここでは、変速制御部は、車速が所定の範囲であるか否かを判断するが、これに代えるか、さらに追加して、アシスト力を増加したときに踏力に対するモータの出力の比率が所定の範囲内となるか否かを判断してもよい。踏力に対するモータの出力の比率は、いわゆるアシスト比である。変速制御部は、アシスト比が所定の範囲であると判断すると、ステップＳ３およびＳ１３に移り、アシスト比が所定の範囲であると車速が所定のアシスト比にならない場合には、ステップＳ３およびＳ１３以降の処理を待機するか、また走行アシストモータの出力を増加させないで、変速動作を実行させる。
【符号の説明】
【００５１】
１２ マイクロコンピュータ
１３ アシスト出力制御部
１４ 変速制御部
９５ 踏力センサ
１０１ 自転車
１０６ 前輪
１０７ 後輪
１１０ チェーン
１１６ クランク
１１６ａ クランク軸
１２０ 内装変速機
１２１ 内装変速ハブ
１２２ 変速用モータ
１４０ アシストモータユニット
１４２ 走行アシスト用モータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変速機と走行補助用電動機とを有する自転車を制御する自転車用制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
人の踏力に加え、モータ駆動力で走行補助を行う電動アシスト自転車が、最近では普及してきている。この電動アシスト自転車に変速機が装備されているものが、特許文献１に開示されている。この自転車では、ペダルによって与えられた人力が、チェーンを介して後輪の車軸に設けられた変速機に伝わり、変速された後、後輪に伝達される。また、この自転車では、後輪にモータ駆動力も伝達される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−５８５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示される自転車では、内装変速機を後輪の車軸に設けている。一般に、このような変速機では、変速動作時に、内部の歯車などの部品に回転トルクが作用していないことが望ましい。変速機の部品が高いトルクを伝えている状態では、変速動作のスムーズさが損なわれることがある。他の変速機においても、過剰な力が作用している状況下では、変速動作のスムーズさが損なわれることがある。
【０００５】
本発明の課題は、電動機で走行補助を行う自転車においてスムーズな変速動作を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明１に係る自転車用制御装置は、変速機と走行補助用電動機とを有する自転車を制御する装置であって、出力制御部を備えている。出力制御部は、走行補助用電動機の出力を制御し、変速の指示を受けると、走行補助用電動機の出力を増加させる。
【０００７】
この自転車用制御装置では、変速の指示の後に走行補助用電動機の出力が増加するため、変速機の変速動作時においてペダルを踏む力が小さくなる。すなわち、本発明に係る制御装置では、チェーンに作用する人の踏力が変速動作時に小さくなり、スムーズな変速動作が実現される。
【０００８】
発明２に係る自転車用制御装置は、発明１の制御装置であって、出力制御部は、変速機の変速動作の開始時に走行補助用電動機の出力が増加している状態にする。
【０００９】
この制御装置では、変速動作の開始時に走行補助用電動機の出力が増加している状態になるため、変速動作が行われているときにはチェーンに作用する踏力が既に小さくなっており、変速動作が確実にスムーズになる。
【００１０】
発明３に係る自転車用制御装置は、発明１又は２の制御装置であって、変速の指示は、手動あるいは自動の変速制御部によって出力制御部に与えられる。
【００１１】
本発明は、人の操作にしたがって変速の指示が出力制御部に与えられたときでも、車速などの情報に応じて自動的に変速の指示が変速制御部から出力制御部に与えられたときでも、適用できる。いずれのときでも、変速の指示が出力制御部に与えられると、走行補助用電動機の出力が増加し、スムーズな変速動作が実現される。
【００１２】
発明４に係る自転車用制御装置は、発明１又は２の制御装置であって、変速制御部をさらに備える。変速機は、変速用電動機を含む。変速制御部は、変速の指示に基づいて、変速用電動機を動作させる。また、変速制御部は、出力制御部が走行用電動機の出力を増加させた後に、変速用電動機を動作させる。
【００１３】
この制御装置では、変速機の変速用電動機の動作開始のタイミングが、走行用電動機の出力の増加のあとになる。したがって、変速動作の開始時に走行補助用電動機の出力が増加している状態になり、変速動作が確実にスムーズになる。
【００１４】
発明５に係る自転車用制御装置は、発明１〜４のいずれかの制御装置であって、変速機は、内装変速機である。
【００１５】
内装変速機は、歯車を用いた変速機であり、その取付位置によって、後輪ハブ変速機と呼ばれるものや、クランク軸変速機と呼ばれるものがある。この内装変速機では、伝達するトルクが小さいときのほうが大きいときよりも変速動作が一般にスムーズであるが、本発明では変速動作時に変速機に掛かるトルクが小さくなるため、スムーズな変速動作が実現される。
【００１６】
発明６に係る自転車用制御装置は、発明１〜４のいずれかの制御装置であって、変速機は、外装変速機である。
【００１７】
外装変速機は、ディレーラによってチェーンをスプロケット間で移動させることで変速を行う変速機である。クランク軸のスプロケット間でチェーンを掛けかえるフロントディレーラ、及び／又は、後輪のスプロケット間でチェーンを掛けかえるリアディレーラを、シフターから延びるワイヤー（ケーブル）または電動モータで動かすことで、変速が行われる。この外装変速機では、ある程度の張力がチェーンに掛かっていても変速動作に悪影響が出ることは少ないが、チェーンに過度の張力が掛かっていると変速しにくい。しかし、本発明によれば、変速動作時にチェーンに過度の張力が掛かることがなくなるので、変速動作がスムーズになる。
【００１８】
発明７に係る自転車用制御装置は、発明１〜６のいずれかの制御装置であって、走行補助用電動機は、車輪の１つである前輪あるいは後輪に設けられている。
【００１９】
ここでは、変速の指示の後に走行補助用電動機の出力が増加するが、それによって前輪あるいは後輪に増加した走行補助力が作用する。これにより、ペダル及びクランクからチェーンに伝わる人の踏力が相対的に小さくなり、その状態で変速機の変速動作が行われることになる。したがって、スムーズな変速動作が実現される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、変速の指示の後に走行補助用電動機の出力が増加し、変速機の変速動作時においてペダルを踏む力が小さくなるため、スムーズな変速動作が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る自転車用制御装置を採用する自転車の側面図。
【図２】ハンドルに装着された変速操作ユニットを示す図。
【図３】自転車用制御装置のブロック図。
【図４】変速制御のフローチャート。
【図５】他の実施形態に係る変速制御のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
＜全体構成＞
本発明の一実施形態に係る自転車用制御装置を採用した自転車１０１を図１に示す。自転車１０１は、主として、フレーム１０２と、ハンドル１０４と、表示装置１１８と、前輪１０６と、後輪１０７と、チェーン１１０と、クランク１１６と、内装変速機１２０と、リアキャリア１３０と、充電池１３４と、アシストモータユニット１４０と、自転車用制御装置を構成するマイクロコンピュータ１２と、図示しないフロントブレーキ装置及びリアブレーキ装置と、を備えている。
【００２３】
＜フレーム＞
フレーム１０２は、フレーム体１１１とフロントフォーク１１２とを有する。フロントフォーク１１２は、フレーム体１１１の前部に、斜めの軸回りに揺動自在に装着されている。フレーム１０２には、サドル１１３およびハンドル１０４を含む各部が取り付けられている。
【００２４】
＜クランク＞
クランク１１６は、水平に延びるクランク軸１１６ａと、その軸方向の両端に設けられ１８０度位相の異なる左右のクランクアーム１１６ｂと、を備える。クランク軸１１６ａは、フレーム体１１１のハンガー部１２２に回転自在に支持されている。クランクアーム１１６ｂの先端には、ペダル１１９が装着されている。チェーン１１０は、クランク軸１１６ａに固定されているフロントスプロケットと、後述する内装変速機１２０の内装変速ハブ１２１に設けられるリアスプロケットとに掛け渡されている。
【００２５】
＜内装変速機＞
内装変速機１２０は、図３に示すように、内装変速ハブ１２１と、変速用モータ１２２と、モータドライバ１２３とを備えている。チェーン１１０により駆動される内装変速ハブ１２１は、後輪１０７の中心部に配置される。内装変速ハブ１２１は、８段変速のハブである。内装変速ハブ１２１は、遊星歯車機構を含む変速機構を備える。内装変速ハブ１２１には、変速機構を電動駆動するための変速用モータ１２２が連結されている。モータドライバ１２３は、後述する変速制御部１４から信号を受けて、変速用モータ１２２を駆動する。また、内装変速ハブ１２１には、リアブレーキ装置が連結されている。
【００２６】
＜ハンドルに装着される変速操作ユニットおよび表示装置＞
ハンドル１０４は、フロントフォーク１１２の上部に固定されたハンドルステム１１４と、ハンドルステム１１４に固定されたハンドルバー１１５とを有している。ハンドルバー１１５の両端には、ブレーキレバーおよびグリップ１１５ａがそれぞれ装着されている。
【００２７】
図２に示すように、ハンドル１０４のグリップ１１５ａの近傍には、変速操作ユニット９０が装着されている。変速操作ユニット９０は、第１変速操作ボタン９１、第２変速操作ボタン９２および操作ダイヤル９３を１つにまとめたユニットである。第１および第２変速操作ボタン９１，９２および操作ダイヤル９３は、図２に示すように、グリップ１１５ａを握りながら人の手で操作できる位置にある。第１および第２変速操作ボタン９１，９２は、押しボタンである。左側の第１変速操作ボタン９１は、低速段から高速段への変速を行うためのボタンである。右側の第２変速操作ボタン９２は、高速段から低速段への変速を行うためのボタンである。操作ダイヤル９３は、２つの変速モードとパーキング（Ｐ）モードとを切り換えるためのダイヤルであり、３つの停止位置Ｐ，Ａ，Ｍを有している。ここで２つの変速モードとは、自動変速（Ａ）モードと手動変速（Ｍ）モードである。自動変速モードは、後述する車速センサ１４３からの車速信号に基づいて内装変速機１２０の内装変速ハブ１２１を自動変速するモードである。また、手動変速モードは、第１および第２変速操作ボタン９１，９２の操作により、所望の変速段に内装変速ハブ１２１を変速するモードである。パーキングモードは、内装変速ハブ１２１をロックして後輪１０７の回転を規制するモードである。
【００２８】
ハンドルバー１１５の中央部には、ハンドルステム１１４を跨いで表示装置１１８が固定されている。表示装置１１８は、液晶ディスプレイ画面を有し、変速モード、自転車の速度、変速段数、走行距離および充電池１３４の残量、などを表示する。
【００２９】
＜リアキャリア＞
フレーム体１１１の後部には、リアキャリア１３０が取り付けられている。リアキャリア１３０には、マイクロコンピュータ１２を含むリアキャリアユニット１３３が装着されている。リアキャリアユニット１３３は、充電池１３４を着脱可能に搭載している。充電池１３４は、変速用モータ１２２、後述する走行アシスト用モータ１４２、マイクロコンピュータ１２等の電源となる、充電池１３４は、例えばニッケル水素電池およびリチウムイオン電池等を用いた蓄電池である。充電池１３４には、尾灯１３９が一体で取り付けられている。
【００３０】
＜アシストモータユニット＞
前輪１０６の中心部には、前輪１０６の駆動補助用のアシストモータユニット１４０が装着されている。アシストモータユニット１４０には、フロントブレーキ装置が連結されている。アシストモータユニット１４０に、フロントブレーキ装置が連結されない場合には、フロントフォーク１１２にブレーキ装置を設ければよい。アシストモータユニット１４０の内部には、図３に示すように、走行アシスト用モータ１４２と、モータドライバ１４１と、車速センサ１４３とが設けられている。走行アシスト用モータ１４２は、たとえば３相ブラシレスＤＣモータまたは交流モータである。モータドライバ１４１は、充電池１３４から直流出力された電流を、走行アシスト用モータ１４２の駆動に適した交流電流に変換する。車速センサ１４３は、走行アシスト用モータ１４２の回転速度、つまり自転車１０１の速度を検出する。
【００３１】
アシストモータユニット１４０は、人の踏力に応じたトルク（例えば、クランク軸１１６ａに作用するトルクの所定倍のトルク）を、走行アシスト用モータ１４２で補助的に発生させる。その走行アシスト用モータ１４２のトルクは、前輪１０６に伝えられる。クランク軸１１６ａに作用するトルク（ペダル１１９を踏む人の踏力）は、踏力センサ９５により検出する。
【００３２】
踏力センサ９５は、フレーム１０２のハンガー部１２２に取り付けられる。踏力センサ９５は、クランク軸１１６ａのトルクを、非接触で、或いは、クランク軸１１６ａまたはクランクアーム１１６ｂに接触して検出する。たとえば踏力センサ９５は、たとえばクランク軸１１６ａに設けられる磁歪素子とその磁歪素子に対向して配置される検出コイルを備える磁歪センサ、クランク軸１１６ａまたはクランクアーム１１６ｂに設けられる歪ゲージ、またはクランク軸１１６ａを支持する支持部に設けられる歪ゲージによって実現される。踏力センサ９５は、これらの構成に限られず、クランク軸１１６ａに生じるトルクに応じて出力が変化するセンサであればよい。踏力センサ９５は、クランク軸１１６ａに作用する踏力に応じて変化する信号を、トルク値を表す情報としてマイクロコンピュータ１２に送る。
【００３３】
＜マイクロコンピュータ＞
自転車用制御装置を構成するマイクロコンピュータ１２は、上述のように、リアキャリアユニット１３３の内部に配置されており、電気的に接続された電装品を制御する。マイクロコンピュータ１２は、ＣＰＵ（Central processing unit），ＲＡＭ(random access memory)，ＲＯＭ(read only memory)，Ｉ／Ｏインターフェイスを含み、幾つかの機能部を備える。図３に示すように、マイクロコンピュータ１２は、その機能部として、走行アシスト用モータ１４２の出力を制御するアシスト出力制御部１３と、内装変速機１２０の変速用モータ１２２を制御する変速制御部１４と、を備えている。
【００３４】
マイクロコンピュータ１２には、各種センサからの情報および人の操作指示が入力される。具体的には、マイクロコンピュータ１２に、第１変速操作ボタン９１、第２変速操作ボタン９２、操作ダイヤル９３、車速センサ１４３、踏力センサ９５などが電気的に接続されている。
【００３５】
マイクロコンピュータ１２のアシスト出力制御部１３は、アシストモードのとき、乗り手の踏力の所定倍のアシスト力が発生するように、走行アシスト用モータ１４２を制御する。アシスト出力制御部１３は、複数のアシストモードで走行アシスト用モータ１４２を制御する。具体的には、アシストモードとして、踏力の最大２倍のアシスト力で補助する強アシストモード、最大１．５倍のアシスト力で補助する中アシストモード、および最大１倍のアシスト力で補助する弱アシストモードの３つのアシストモードを、アシスト出力制御部１３は有している。また、アシスト出力制御部１３は、アシストを行わないオフモードも有している。アシストモードの切換は、ハンドル１０４に設けられる図示しないスイッチによって行ってもよく、また前記の操作ダイヤル９３によって行われても良い。
【００３６】
マイクロコンピュータ１２の変速制御部１４は、第１および第２変速操作ボタン９１，９２の操作から変速の指示を受け、変速用モータ１２２を動かして内装変速ハブ１２１の段数を変更するか、或いは、車速に応じて自動的に生成される変速の指示を受け、変速用モータ１２２を動かして内装変速ハブ１２１の段数を変更する。但し、図４を参照して後述するように、変速制御部１４は、内装変速ハブ１２１の段数を変更する前に、手動あるいは自動の変速の指示を、アシスト出力制御部１３へ伝える。手動あるいは自動の変速の要求があったことを認識したアシスト出力制御部１３は、走行アシスト用モータ１４２によるアシスト力を一時的に増加させる。これについての詳細は、後述する。
【００３７】
操作ダイヤル９３が停止位置Ｍにあって、手動変速モードが人によって選択されているときには、変速制御部１４は、第１変速操作ボタン９１が押されたときに、低速段から高速段への変速を行わせ、第２変速操作ボタン９２が押されたときに高速段から低速段への変速を行わせる。すなわち、変速制御部１４は、第１および第２変速操作ボタン９１，９２が押されたときに、変速の指示があったと認識する。
【００３８】
操作ダイヤル９３が停止位置Ａにあって、自動変速モードが人によって選択されているときには、変速制御部１４は、車速センサ１４３からの車速信号に基づく車速情報から、変速が必要だと判断すると、変速の指示を生成する。そして、後述の図４に示すステップＳ５において、変速の指示を内装変速機１２０の変速用モータ１２２を駆動するモータドライバ１２３に送る。変速制御部１４は、自動変速のための２種類のテーブルを保持しており、踏力センサ９５で検出した踏力値（クランク軸１１６ａのトルク）に応じていずれのテーブルを使用するかを決定する。具体的には、高トルクモードおよびノーマルモードの各テーブルを保持しており、各テーブルには自動変速モード時のシフトアップ及びシフトダウンの車速しきい値が記憶されている。高トルクモードにおける車速しきい値は、踏力値が所定値以上になっているときの車速しきい値であり、ノーマルモードにおける車速しきい値は、踏力値が所定値に達していない場合の車速しきい値である。
【００３９】
次に、図４を参照して、上記の変速制御部１４による変速制御の主要点を整理して説明する。手動変速モードであっても、自動変速モードであっても、図４のフローに従って変速制御が行われる。
【００４０】
内装変速ハブ１２１の段数を変更したいという変速要求、すなわち変速の指示があると、ステップＳ１からステップＳ２に移行する。ステップＳ２では、車速センサ１４３からの信号に基づいて算出した車速がゼロであるか否かを判断する。車速がゼロの場合には、ステップＳ２からステップＳ５に移行し、直ちに変速用モータ１２２に動作指令を送って変速動作を実行させる。車速がゼロであれば、内装変速ハブ１２１の内部部品にトルクが殆ど作用していないため、変速動作がスムーズに行われる。ステップＳ２で車速がゼロではないと判断したときには、ステップＳ３に移行する。ステップＳ３では、どのアシストモードになっているかに関わらず、アシスト出力制御部１３がモータドライバ１４１に信号を送って走行アシスト用モータ１４２によるアシスト力を増加させる。次に、ステップＳ４に移行し、走行アシスト用モータ１４２によるアシスト力が実際に増加したか否かを判断する。ステップＳ４では、例えば、アシスト出力制御部１３からモータドライバ１４１に走行アシスト用モータ１４２のアシスト力増加の信号を送ってから所定の微少時間が経過したことで、アシスト力が実際に増加したと判断することができる。また、ステップＳ４では、アシスト力増加の信号を送り終わったことで、アシスト力が実際に増加したと判断してもよい。ステップＳ４でアシスト力が増加したと判断されると、ステップＳ５に移行し、変速制御部１４がモータドライバ１２３に信号を送って変速用モータ１２２を動かし、内装変速ハブ１２１での変速動作を実行させる。この変速動作の開始の時点では、既に、走行アシスト用モータ１４２によるアシスト力が実際に増加した状態となっており、代わりにペダル１１９を踏む人の踏力が小さくなっている。このため、人の踏力によって内装変速ハブ１２１の内部部品に作用するトルクが、変速動作のときには、変速の指示の前に較べて小さくなっており、スムーズな変速動作が行われる。ステップＳ５の変速動作が完了すると、ステップＳ６に移行する。ステップＳ６では、ステップＳ３で増加させた走行アシスト用モータ１４２によるアシスト力の増加状態を解除する。すなわち、ステップＳ６では、ステップＳ３で一時的に増加させていた走行アシスト用モータ１４２によるアシスト力を、アシストモードに基づく通常の大きさに戻す。ステップＳ６では、ステップＳ５で変速動作を実行してから所定時間後に、走行アシスト用モータ１４２の出力低下状態を解除してもよく、またたとえば変速機または変速モータに現在の変速段を検出するためのセンサを設けておき、このセンサからの出力に基づいて変速が完了したと判断したときに、走行アシスト用モータ１４２の出力低下状態を解除してもよい。
【００４１】
＜他の実施形態＞
以上、本発明の一実施形態に係る自転車用制御装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００４２】
（ａ）上記実施形態では、内装変速機１２０の内装変速ハブ１２１を後輪１０７に装着した自転車１０１に本発明を適用している。これに代えて、クランク軸に付けた遊星歯車機構によって変速を行う変速機を持つ自転車に本発明を適用してもよい。
【００４３】
（ｂ）上記実施形態では、内装変速機１２０の内装変速ハブ１２１を後輪１０７に装着した自転車１０１に本発明を適用している。これに代えて、電動駆動されるフロントディレーラまたはリアディレーラを有する外装変速機を備える自転車に本発明を適用してもよい。この場合、チェーンに過度の張力が掛かった状態で変速動作が行われることがなくなり、変速動作がスムーズになる。外装変速機の場合、図５に示すように、ステップＳ１２で、車速センサ１４３からの信号に基づいて算出した車速がゼロであるか否かを判断し、車速がゼロであると判断するとステップＳ１３に移り、車速がゼロではないと判断すると、ステップＳ１３以降の処理を待機する構成とする。
【００４４】
（ｃ）上記実施形態では、アシストモータユニット１４０を前輪１０６に装着している。これに代えて、特許文献１（特開平９−５８５６９号公報）に開示されている自転車のように、アシストモータユニットを後輪に設けてもよい。アシストモータユニットは、変速機の出力側に設けられる。
【００４５】
（ｄ）上記実施形態では、クランク軸に作用するトルクを検出する踏力センサ９５の出力に基づいて、アシスト出力制御部１３が、走行アシスト用モータ１４２を制御しているが、この踏力センサ９５に代えて、ペダルの踏力を検出するセンサを設けてもよく、またチェーンのテンションを検出するセンサを設けてもよい。アシスト出力制御部１３は、これらのセンサからの情報に基づいて、走行アシスト用モータ１４２を制御する。
【００４６】
（ｅ）上記実施形態では、ステップＳ２で車速がゼロか否かを判断しているが、ステップＳ２では、クランクが回転しているか否かを判断してもよい。たとえばクランク位置センサを、クランクの回転を検出するセンサとして用いることができる。クランク位置センサで検出されるクランクの位置が変化しない場合には、変速制御部においてクランクが回転していないと判断する。ステップＳ２において、変速制御部は、クランク位置センサから出力される信号が所定時間内に変化する場合に、クランクが回転していると判断して、ステップＳ３に移る。またステップＳ２において、変速制御部は、クランク位置センサから出力される信号が所定時間内に変化ない場合に、クランクが回転していないと判断して、ステップＳ５に移る。クランクの回転を検出するセンサは、上記の構成に限らず、磁石と、リードスイッチとによって実現してもよい。外装変速機においては、図５のステップＳ１２で、クランク位置センサから出力される信号が所定時間内に変化する場合に、クランクが回転していると判断して、ステップＳ１３に移り、ステップＳ１２でクランクが回転していないと判断すると、クランクが回転していると判断するまでは、ステップＳ１３以降の処理を待機する構成とする。
【００４７】
（ｆ）上記実施形態では、ステップＳ２で車速がゼロか否かを判断しているが、ステップＳ２では、踏力センサにおいて踏力が検出されるか否かを判断してもよい。ステップＳ２において、変速制御部は、踏力センサから出力される信号に基づいて、踏力が与えられていると判断すると、ステップＳ３に移り、踏力が与えられていないと判断すると、ステップＳ５に移る。外装変速機においては、図５のステップＳ１２で、踏力が与えられていると判断すると、ステップＳ１３に移り、踏力が与えられていないと判断すると、踏力を検出するまでは、ステップＳ１３以降の処理を待機する構成とする。
【００４８】
（ｇ）上記各実施形態において、ステップＳ２、Ｓ１２を省略して、ステップＳ１で変速要求があると判断すると、ステップＳ３またはＳ１３に移行する構成としてもよい。
【００４９】
（ｈ）上記各実施形態では、変速用モータによって変速を行っているが、本発明はこれに限らず、シフターと変速機とがワイヤー（ケーブル）で機械的に接続され、シフターを動かすことによってワイヤーを介して変速機を動作させてもよい。この場合には、シフターまたはワイヤーの動作を検出するためのセンサを設けておき、シフターまたはワイヤーが動作するとセンサが変速要求を出力する。たとえば前記センサはシフターに設けられ、ライダーがシフターの操作部を操作して、実際にワイヤーが動作する前にセンサが変速要求を出力するのが好ましい。
【００５０】
（ｉ）上記実施形態では、ステップＳ２およびＳ１２で車速がゼロではないと判断したとき、さらに変速制御部は、車速が所定の範囲（ゼロよりも大きく所定の速度以下）であるか否かを判断してもよい。変速制御部は、車速が所定の範囲であると判断すると、ステップＳ３およびＳ１３に移り、車速が所定の範囲でないと判断すると車速が所定の範囲になるまで、ステップＳ３およびＳ１３以降の処理を待機する。この場合には、高速域でさらにアシスト力が増加されることを防止することができる。またここでは、変速制御部は、車速が所定の範囲であるか否かを判断するが、これに代えるか、さらに追加して、アシスト力を増加したときに踏力に対するモータの出力の比率が所定の範囲内となるか否かを判断してもよい。踏力に対するモータの出力の比率は、いわゆるアシスト比である。変速制御部は、アシスト比が所定の範囲であると判断すると、ステップＳ３およびＳ１３に移り、アシスト比が所定の範囲であると車速が所定のアシスト比にならない場合には、ステップＳ３およびＳ１３以降の処理を待機するか、また走行アシストモータの出力を増加させないで、変速動作を実行させる。
【符号の説明】
【００５１】
１２ マイクロコンピュータ
１３ アシスト出力制御部
１４ 変速制御部
９５ 踏力センサ
１０１ 自転車
１０６ 前輪
１０７ 後輪
１１０ チェーン
１１６ クランク
１１６ａ クランク軸
１２０ 内装変速機
１２１ 内装変速ハブ
１２２ 変速用モータ
１４０ アシストモータユニット
１４２ 走行アシスト用モータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変速機と、走行補助用電動機と、を有する自転車、を制御する自転車用制御装置であって、
前記走行補助用電動機の出力を制御し、変速の指示を受けると、前記走行補助用電動機の出力を増加させる出力制御部、
を備える自転車用制御装置。
【請求項２】
前記出力制御部は、前記変速機の変速動作の開始時に前記走行補助用電動機の出力が増加している状態にする、
請求項１に記載の自転車用制御装置。
【請求項３】
前記変速の指示は、手動あるいは自動の変速制御部によって前記出力制御部に与えられる、
請求項１又は２に記載の自転車用制御装置。
【請求項４】
前記変速機は、変速用電動機を含み、
前記変速の指示に基づいて、前記変速用電動機を動作させる変速制御部をさらに備え、
前記変速制御部は、前記出力制御部が前記走行用電動機の出力を増加させた後に、前記変速用電動機を動作させる、
請求項１又は２に記載の自転車用制御装置。
【請求項５】
前記変速機は、内装変速機である、
請求項１から４のいずれか１項に記載の自転車用制御装置。
【請求項６】
前記変速機は、外装変速機である、
請求項１から４のいずれか１項に記載の自転車用制御装置。
【請求項７】
前記走行補助用電動機は、前記車輪の１つである前輪あるいは後輪に設けられている、
請求項１から６のいずれか１項に記載の自転車用制御装置。
【請求項１】
変速機と、走行補助用電動機と、を有する自転車、を制御する自転車用制御装置であって、
前記走行補助用電動機の出力を制御し、変速の指示を受けると、前記走行補助用電動機の出力を増加させる出力制御部、
を備える自転車用制御装置。
【請求項２】
前記出力制御部は、前記変速機の変速動作の開始時に前記走行補助用電動機の出力が増加している状態にする、
請求項１に記載の自転車用制御装置。
【請求項３】
前記変速の指示は、手動あるいは自動の変速制御部によって前記出力制御部に与えられる、
請求項１又は２に記載の自転車用制御装置。
【請求項４】
前記変速機は、変速用電動機を含み、
前記変速の指示に基づいて、前記変速用電動機を動作させる変速制御部をさらに備え、
前記変速制御部は、前記出力制御部が前記走行用電動機の出力を増加させた後に、前記変速用電動機を動作させる、
請求項１又は２に記載の自転車用制御装置。
【請求項５】
前記変速機は、内装変速機である、
請求項１から４のいずれか１項に記載の自転車用制御装置。
【請求項６】
前記変速機は、外装変速機である、
請求項１から４のいずれか１項に記載の自転車用制御装置。
【請求項７】
前記走行補助用電動機は、前記車輪の１つである前輪あるいは後輪に設けられている、
請求項１から６のいずれか１項に記載の自転車用制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−４７０８５（Ｐ２０１３−４７０８５Ａ）
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８６５９７（Ｐ２０１１−１８６５９７）
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（０００００２４３９）株式会社シマノ (1,038)
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（０００００２４３９）株式会社シマノ (1,038)
[ Back to top ]