JP2017190100A5 - - Google Patents

Description

（９）前記自転車用制御装置の一例では、前記制御部は、前記モータの制御状態が前記第２の制御状態のときの前記人力駆動力に対する前記モータの出力の比率を、前記モータの制御状態が前記第１の制御状態のときの前記人力駆動力に対する前記モータの出力の比率よりも小さくする。

（１０）前記自転車用制御装置の一例では、前記制御部は、前記モータの制御状態が前記第１の制御状態のときに前記人力駆動力が減少するとき、前記第１の制御状態において前記人力駆動力が増大するときよりも前記人力駆動力に対する前記モータの出力の比率を大きくする。

（１３）本発明に従う自転車用制御装置のほかの形態は、操作部から入力される変速信号に基づいて自転車の変速比を変更する変速機の動作を制御する制御部を備え、前記制御部は、クランクの回転位相が第２の位相のときに前記変速機を動作させるとともに、前記自転車の前後方向の傾斜角度に基づいて前記第２の位相を変更する。

回転角センサ７８は、クランク軸４０の回転速度およびクランクの回転位相を検出する。回転角センサ７８は、フレーム２４（図１参照）に取り付けられる。回転角センサ７８は、第１の磁石（図示略）の磁界を検出する第１の素子（図示略）と、第２の磁石（図示略）との位置関係に応じた信号を出力する第２の素子（図示略）とを含む。第１の磁石は、図１に示すクランク軸４０またはクランクアーム４２に設けられ、クランク軸４０に同軸に配置される。第１の磁石は、環状の磁石であって、周方向に複数の磁極が交互に並んで配置されている。第１の素子は、フレーム２４またはハウジング２２Ａに対するクランク３０の回転位相を検出する。第１の素子は、クランク３０が１回転するとき、３６０°を同極の磁極の数で割った角度を１周期とした信号を出力する。回転角センサ７８が検出可能なクランク３０の回転位相ＲＡの最小値は、１８０°以下であり、好ましくは１５度であり、さらに好ましくは、６度である。第２の磁石は、クランク軸４０またはクランクアーム４２に設けられ、クランク軸４０に同軸に配置される。第２の素子は、フレーム２４またはハウジング２２Ａに対するクランク３０の基準位相（例えば、クランク３０の上死点または下死点）を検出する。第２の素子は、クランク軸４０の１回転を１周期とした信号を出力する。なお、クランク３０の上死点は、クランクアーム４２が、路面と直交する方向に延び、かつ、一方のペダル３２が路面から最も遠い位置にある状態を示す。クランク３０の下死点は、クランクアーム４２が、路面と直交する方向に延び、かつ、他方のペダル３２が路面から最も遠い位置にある状態を示す。上死点および下死点の位相差は１８０°であることが好ましい。

制御部７２は、モータ６０の制御状態が第１の制御状態のときに人力駆動力Ｔが増加するとき、人力駆動力Ｔに所定の係数を乗算した値をモータ６０に出力させる。所定の係数は、複数設定されることが好ましい。所定の係数は、例えば操作部２０を介した操作によってユーザが変更可能である。所定の係数は、「０」以上「３」以下であることが好ましい。制御部７２は、モータ６０の制御状態が第１の制御状態のときに人力駆動力Ｔが減少するとき、第１の制御状態において人力駆動力Ｔが増大するときよりも人力駆動力Ｔに対するモータ６０の出力ＴＡの比率を大きくする。

制御部７２は、モータ６０の制御状態が第２の制御状態のときの人力駆動力Ｔに対するモータ６０の出力ＴＡの比率を、モータ６０の制御状態が第１の制御状態のときの人力駆動力Ｔに対するモータ６０の出力ＴＡの比率よりも小さくする。一例では、制御部７２は、モータ６０の制御状態が第２の制御状態のときに人力駆動力Ｔが低下するときの人力駆動力Ｔに対するモータ６０の出力ＴＡの比率を、第１の制御状態のときに人力駆動力Ｔが増加するときの人力駆動力Ｔに対するモータ６０の出力ＴＡの比率と等しくする。

第１の位相Ｒ１、第２の位相Ｒ２、および、第３の位相Ｒ３は、それぞれ基準の位相が予め記憶部７４に記憶される。基準の第２の位相Ｒ２は、クランクが上死点または下死点にあるときのクランクの回転位相ＲＡと実質的に等しい。第２の位相Ｒ２は、第１の位相Ｒ１よりも所定の位相ＲＢ（図５参照）だけ遅角されている。所定の位相ＲＢは、モータ６０の出力ＴＡを下降させるために充分なクランクの回転位相ＲＡに相当する。第３の位相Ｒ３は、第２の位相Ｒ２よりも所定の位相ＲＣ（図５参照）だけ遅角されている。所定の位相ＲＣは、変速機５４（図２参照）が変速動作を完了するために充分なクランクの回転位相ＲＡに相当する。なお、「遅角する」は、クランクの回転位相ＲＡを大きくする、すなわちタイミングを遅くすることを示す。また、「進角する」は、クランクの回転位相ＲＡを小さくする、すなわちタイミングを早くすることを示す。第１の位相Ｒ１、第２の位相Ｒ２、および、第３の位相Ｒ３は、それぞれクランクの１周期において１８０°異なる２つのタイミングが設定されることが好ましい。

図４および図５を参照して、変速制御について説明する。
制御部７２は、ステップＳ２１において変速要求があるか否かを判定する。すなわち、制御部７２は、シフトアップ信号またはシフトダウン信号が入力されたか否かを判定する。制御部７２は、変速要求がある旨判定したとき、ステップＳ２２において傾斜角度Ｄを取得し、ステップＳ２３に移行する。制御部７２は、ステップＳ２３において傾斜角度Ｄに基づいて第１の位相Ｒ１、第２の位相Ｒ２、および、第３の位相Ｒ３を補正する。例えば、制御部７２は、図５に示すように傾斜角度Ｄが大きくなるほど第１の位相Ｒ１、第２の位相Ｒ２、および、第３の位相Ｒ３を遅角または進角する。第１の位相Ｒ１は、いずれの傾斜角度Ｄにおいても第２の位相Ｒ２よりも早くなるように設定される。第３の位相Ｒ３は、いずれの傾斜角度Ｄにおいても第２の位相Ｒ２よりも遅くなるように設定される。傾斜角度Ｄが「０」のときは、制御部７２は予め記憶部７４に記憶される基準の第１の位相Ｒ１、基準の第２の位相Ｒ２、および、基準の第３の位相Ｒ３が用いられる。なお、基準の第１の位相Ｒ１、基準の第２の位相Ｒ２、および、基準の第３の位相Ｒ３を用いずに、傾斜角度Ｄと第１の位相Ｒ１、第２の位相Ｒ２、および、第３の位相Ｒ３との関係を規定したマップまたは演算式を用いて第１の位相Ｒ１、第２の位相Ｒ２、および、第３の位相Ｒ３を設定することもできる。

図６および図８に示されるとおり、傾斜角度Ｄが「０」よりも小さい下り坂を自転車１０が走行しているとき、人力駆動力Ｔは上死点および下死点よりも早いタイミング（クランクの回転位相ＲＡが０°−｜ＲＸ｜°および１８０°−｜ＲＸ｜°）で最小となる。傾斜角度Ｄが「０」よりも小さいときの位相差ＲＸは負の値である。具体的には、図８の二点鎖線に示すようにクランクアーム４２が路面と直交する方向に延びる状態のとき、人力駆動力Ｔは最小となる。

時刻ｔ１２は、制御部７２がモータ６０の制御状態が第１の制御状態にあるときに人力駆動力Ｔが減少したと判定した時刻を示す。このとき、制御部７２は、時刻ｔ１１のときよりも人力駆動力Ｔに対するモータ６０の出力ＴＡの比率が大きくなるようにモータ６０の出力ＴＡを補正する（図３のステップＳ１５）。

時刻ｔ１３は、制御部７２がモータ６０の制御状態が第１の制御状態にあるときに人力駆動力Ｔが増加したと判定した時刻を示す。このとき、制御部７２は、時刻ｔ１２〜ｔ１３のときよりも人力駆動力Ｔに対するモータ６０の出力ＴＡの比率が小さくなるようにモータ６０の出力ＴＡの補正を終了する。

時刻ｔ１４は、再び制御部７２がモータ６０の制御状態が第１の制御状態にあるときに人力駆動力Ｔが減少したと判定した時刻を示す。このとき、制御部７２は、時刻ｔ１１のときよりも人力駆動力Ｔに対するモータ６０の出力ＴＡの比率が大きくなるようにモータ６０の出力ＴＡを補正する（図３のステップＳ１５）。

自転車用制御装置７０によれば、以下の作用および効果を得られる。
傾斜角度Ｄが「０」のとき、時刻ｔ１７のクランクの回転位相ＲＡは上死点または下死点と等しい。他方、傾斜角度Ｄが「０」よりも大きいとき、時刻ｔ１７のクランクの回転位相ＲＡは上死点または下死点よりも遅くなる。傾斜角度Ｄが「０」よりも小さいとき、時刻ｔ１７のクランクの回転位相ＲＡは上死点または下死点よりも早くなる。制御部７２は、傾斜角度Ｄに応じてモータ６０の制御状態を第１の制御状態から第２の制御状態に変更するための第１の位相Ｒ１を変更する。このため、変速機５４にかかるトルクが最小となる直前のタイミングにモータ６０の出力ＴＡを低下させることができるため、自転車１０の走行状況に応じた制御を行うことができる。

・図４の変速制御を図１１の変速制御に変更することもできる。図１１の変速制御では、制御部７２は、モータ６０の制御状態を第１の制御状態から第２の制御状態に切り替えてから所定の時間が経過したとき、モータ６０の制御状態を第２の制御状態から第１の制御状態に切り替える。具体的には、制御部７２は、図４のステップＳ２３の処理に代えて図１１のステップＳ３１の処理を実行し、図４のステップＳ２８の処理に代えて図１１のステップＳ３２の処理を実行する。制御部７２は、ステップＳ３１において傾斜角度Ｄに基づいて第１の位相Ｒ１および第２の位相Ｒ２を補正する。制御部７２は、ステップＳ３２において、所定の時間が経過したと判定したとき、ステップＳ２９に移行し、所定の時間が経過していないと判定したときは、所定の時間が経過するまでステップＳ３２の処理を繰り返し実行する。所定の時間は、予め記憶部７４に記憶されている。所定の時間は、変速機５４が変速動作を完了するために充分な時間である。また、制御部７２は、ステップＳ３２の処理をステップＳ２７において変速機５４の変速動作を開始させてから所定時間が経過したとき、モータ６０の制御状態を第２の制御状態から第１の制御状態に切り替える処理に変更してもよい。

・図１１の変速制御を、図１２の変速制御に変更することもできる。図１２の変速制御では、制御部７２はモータ６０の制御状態が第２の制御状態のときに変速機５４の動作が完了したとき、モータ６０の制御状態を第２の制御状態から第１の制御状態に切り替える。具体的には、制御部７２は、図１１のステップＳ３２の処理に代えて図１２のステップＳ３３の処理を実行する。制御部７２は、ステップＳ３３において、変速完了したと判定したとき、ステップＳ２９に移行し、変速完了していないと判定したときは、変速完了するまでステップＳ３３の処理を繰り返し実行する。変速完了は、例えば自転車用制御装置７０に変速状態検出センサを設け、変速状態検出センサの出力によって判定される。変速状態検出センサは、変速機５４の歯車の連結状態を検出可能である。

・変速装置５０を、後輪１４のハブに設けられる内装変速機に変更することもできる。
・変速装置５０を、外装変速機およびアクチュエータを含む変速装置に変更することもできる。外装変速機はフロントディレーラまたはリアディレーラである。アクチュエータは例えば電気モータである。制御部７２はアクチュエータを駆動することによって外装変速機を動作させる。外装変速機は、複数のフロントスプロケット３４または複数のリアスプロケット３６がそれぞれ含む複数のスプロケット間でチェーン３８を掛け替えることによって、自転車１０のクランク３０の回転数に対する後輪１４の回転数の比率（変速比ｒ）を変更する。

Claims (2)

1. 前記制御部は、前記モータの制御状態が前記第２の制御状態のときの前記人力駆動力に対する前記モータの出力の比率を、前記モータの制御状態が前記第１の制御状態のときの前記人力駆動力に対する前記モータの出力の比率よりも小さくする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。
2. 前記制御部は、前記モータの制御状態が前記第１の制御状態のときに前記人力駆動力が減少するとき、前記第１の制御状態において前記人力駆動力が増大するときよりも前記人力駆動力に対する前記モータの出力の比率を大きくする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。