TW201738141A - 自行車用控制裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題係提供一種可進行對應於自行車之行駛狀況之控制之自行車用控制裝置。 本發明之自行車用控制裝置具備：控制部，其控制輔助輸入至自行車之人力驅動力之馬達，且上述控制部係於變更上述自行車之變速比之變速機動作時，基於上述自行車之曲柄之旋轉相位而將上述馬達之控制狀態自第1控制狀態切換為第2控制狀態，且基於上述自行車之前後方向之傾斜角度而變更將上述馬達之控制狀態自第1控制狀態切換為第2控制狀態之時序。

Description

自行車用控制裝置
本發明係關於一種自行車用控制裝置。
專利文獻1之自行車用控制裝置係於以曲柄之上死點及下死點為中心之特定之旋轉相位之範圍內，以馬達之扭矩不小於特定值之方式執行將馬達之扭矩設為特定值之控制。另一方面，於有使自行車之變速機動作之變速請求之情形時，較佳於對變速機施加之扭矩變成最小時使變速機動作。因此，自行車用控制裝置於有變速請求時，於對變速機施加之扭矩變小之特定之旋轉相位之範圍內不執行將馬達之扭矩設為特定值之控制。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本專利特開2013-47082號公報
[發明所欲解決之問題] 根據自行車之行駛狀況而對變速機施加之扭矩與曲柄之旋轉角度之關係變化。上述之自行車用控制裝置未考慮行駛狀況，基於曲柄之旋轉相位而執行對變速請求之控制，因而有改良之餘地。 本發明之目的係提供一種可進行對應於自行車之行駛狀況之控制之自行車用控制裝置。 [解決問題之技術手段] (1)依據本發明之自行車用控制裝置之一形態具備：控制部，其控制輔助輸入至自行車之人力驅動力之馬達；且上述控制部係於變更上述自行車之變速比之變速機動作時，基於上述自行車之曲柄之旋轉相位而將上述馬達之控制狀態自第1控制狀態切換為第2控制狀態，且基於上述自行車之前後方向之傾斜角度而變更將上述馬達之控制狀態自第1控制狀態切換為第2控制狀態之時序。 (2)於上述自行車用控制裝置之一例中，上述控制部係於上述自行車之曲柄之旋轉相位為第1相位時，將上述馬達之控制狀態自第1控制狀態切換為第2控制狀態。 (3)於上述自行車用控制裝置之一例中，上述控制部於上述傾斜角度為大於「0」之上升坡度時，使上述第1相位較上述傾斜角度為「0」時遲角。 (4)於上述自行車用控制裝置之一例中，上述控制部於上述傾斜角度為小於「0」之下降坡度時，使上述第1相位較上述傾斜角度為「0」時進角。 (5)於上述自行車用控制裝置之一例中，上述控制部係上述傾斜角度越大越使上述第1相位遲角。 (6)於上述自行車用控制裝置之一例中，於上述馬達之控制狀態為上述第2控制狀態時上述曲柄之旋轉相位成為第3相位時，上述控制部將上述馬達之控制狀態自上述第2控制狀態切換為上述第1控制狀態。 (7)於上述自行車用控制裝置之一例中，於自將上述馬達之控制狀態自上述第1控制狀態切換為上述第2控制狀態起經過特定時間時，上述控制部將上述馬達之控制狀態自上述第2控制狀態切換為上述第1控制狀態。 (8)於上述自行車用控制裝置之一例中，於上述馬達之控制狀態為上述第2控制狀態時上述變速機之動作完成時，上述控制部將上述馬達之控制狀態自上述第2控制狀態切換為上述第1控制狀態。 (9)於上述自行車用控制裝置之一例中，上述控制部使上述馬達之控制狀態為上述第2控制狀態時之上述馬達對上述人力驅動力之輸出之比率，小於上述馬達之控制狀態為上述第1控制狀態時之上述馬達對上述人力驅動力之輸出之比率。 (10)於上述自行車用控制裝置之一例中，於上述馬達之控制狀態為上述第1控制狀態時上述人力驅動力減少時，上述控制部將上述馬達對上述人力驅動力之輸出之比率增大為較上述第1控制狀態下上述人力驅動力增大時更大。 (11)於上述自行車用控制裝置之一例中，於自操作部輸入變速信號時，且上述曲柄之旋轉相位為第2相位時，上述控制部使上述變速機動作。 (12)於上述自行車用控制裝置之一例中，上述控制部基於上述傾斜角度而變更上述第2相位。 (13)依據本發明之自行車用控制裝置之另一形態具備：控制部，其基於自操作部輸入之變速信號而控制變更自行車之變速比之變速機之動作；且上述控制部於曲柄之旋轉相位為第2相位時使上述變速機動作，且基於上述自行車之前後方向之傾斜角度而變更上述第2相位。 (14)於上述自行車用控制裝置之一例中，上述傾斜角度為「0」時之上述第2相位，與上述曲柄位於上死點或下死點時之上述曲柄之旋轉相位實質上相等。 (15)於上述自行車用控制裝置之一例中，上述控制部於上述傾斜角度為大於「0」之上升坡度時，使上述第2相位較上述傾斜角度為「0」時遲角。 (16)於上述自行車用控制裝置之一例中，上述控制部於上述傾斜角度為小於「0」之下降坡度時，使上述第2相位較上述傾斜角度為「0」時進角。 (17)於上述自行車用控制裝置之一例中，上述控制部係上述傾斜角度越大越使上述第2相位遲角。 (18)於上述自行車用控制裝置之一例中，上述第2相位與上述第1相位實質上相等，或，較上述第1相位遲角特定之相位。 (19)於上述自行車用控制裝置之一例中，上述控制部基於檢測上述傾斜角度之傾斜感測器之輸出而運算上述傾斜角度。 (20)於上述自行車用控制裝置之一例中，上述控制部基於檢測上述曲柄之旋轉相位之感測器之輸出而運算上述曲柄之旋轉相位。 [發明之效果] 本發明之自行車用控制裝置可進行對應於自行車之行駛狀況之控制。
參照圖1～圖9，對搭載第1實施形態之自行車用控制裝置之自行車進行說明。 如圖1所示，自行車10具備前輪12、後輪14、自行車本體16、驅動機構18、操作部20、驅動組件22、及自行車用控制裝置70。自行車本體16具備車架24、連接於車架24之前叉26、及介隔豎管28A可裝卸地連接於前叉26之手把28。前叉26支持於車架24，且連接於前輪12之車軸12A。 自行車10係藉由將人力驅動力經由驅動機構18傳遞至後輪14而行駛。驅動機構18包含曲柄30、一對腳踏板32、前鏈輪34、後鏈輪36、及鏈條38。 曲柄30包含曲柄軸40、及一對曲柄臂42。曲柄軸40係可旋轉地支持於連結於車架24之驅動組件22之殼體22A。一對曲柄臂42安裝於曲柄軸40。一對腳踏板32包含腳踏板本體32A及腳踏板軸32B。腳踏板軸32B連結於曲柄臂42之各者。腳踏板本體32A係以可進行相對於腳踏板軸32B之旋轉之狀態支持於腳踏板軸32B之各者。 前鏈輪34介隔驅動組件22連結於曲柄軸40。前鏈輪34與曲柄軸40同軸設置。後鏈輪36可繞後輪14之車軸14A旋轉地安裝於後輪14。後鏈輪36連結於後輪14。後輪14包含花鼓(省略圖示)。鏈條38繞掛於前鏈輪34與後鏈輪36。於藉由對腳踏板32施加之人力驅動力而曲柄30向一方向旋轉時，藉由前鏈輪34、鏈條38、及後鏈輪36，而後輪14亦向一方向旋轉。 操作部20安裝於手把28。操作部20與自行車用控制裝置70之控制部72(參照圖2)可藉由有線或無線通信地連接。如圖2所示，操作部20包含第1操作部20A及第2操作部20B。由操作者操作第1操作部20A時，操作部20對控制部72發送朝自行車10之變速比r變大的方向之變速信號(以下，「位移增大信號」)。由操作者操作第2操作部20B時，操作部20對控制部72發送朝自行車10之變速比r變小的方向之變速信號(以下，「位移減小信號」)。 圖1所示之電池組件44具備電池46、及用以將電池46可裝卸地安裝於車架24之電池固持器48。電池46包含1個或複數個電池單元。電池46由充電池構成。電池46與驅動組件22之馬達60電性連接，而對馬達60供給電力。 驅動組件22包含殼體22A、變速裝置50(參照圖2)、及輔助裝置52。殼體22A設置於車架24。變速裝置50(參照圖2)及輔助裝置52收納於殼體22A內。 如圖2所示，變速裝置50包含變速機54及致動器56。變速機54將輸入至曲柄軸40(參照圖1)之旋轉變速而傳遞至前鏈輪34(參照圖1)。變速裝置50變更自行車10之變速比r。變速機54具備行星齒輪機構。變速裝置50係藉由利用致動器56之驅動而變更構成變速機54之行星齒輪機構之齒輪之連結狀態，而階段性地變更自行車10之變速比r。 輔助裝置52包含驅動電路58及馬達60。驅動電路58控制自電池46對馬達60供給之電力。馬達60輔助輸入至自行車10之人力驅動力。馬達60由電動馬達構成。馬達60與曲柄軸40或變速機54結合。於馬達60與曲柄軸40或變速機54之間之動力傳遞路徑，較佳為以於使曲柄30向前旋轉時不使馬達60因曲柄軸40之旋轉力而旋轉之方式設置單向離合器(省略圖示)。 自行車用控制裝置70包含控制部72。於一例中，自行車用控制裝置70較佳為包含記憶部74、傾斜感測器76、旋轉角感測器78、車速感測器80、及扭矩感測器82。 控制部72包含執行預先決定之控制程式之運算處理裝置。運算處理裝置例如包含CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)或MPU(Micro Processing Unit，微處理單元)。於記憶部74，記憶有各種控制程式及各種控制處理所使用之資訊。 傾斜感測器76檢測傾斜角度。傾斜感測器76設置於車架24(參照圖1)或驅動組件22。傾斜感測器76藉由有線或無線與控制部72可通信地連接。傾斜感測器76包含3軸之陀螺感測器84及3軸之加速度感測器86。傾斜感測器76之輸出包含3軸各者之姿勢角度、及3軸各者之加速度之資訊。另，3軸之姿勢角度係俯仰角度DA、滾轉角度DB、及偏航角度DC。陀螺感測器84之3軸與加速度感測器86之3軸較佳一致。傾斜感測器76較佳以圖1之自行車本體16之左右方向與俯仰角度DA之軸之延伸方向大致一致之方式安裝於車架24或驅動組件22。 旋轉角感測器78檢測曲柄軸40之旋轉速度及曲柄之旋轉相位。旋轉角感測器78安裝於車架24(參照圖1)。旋轉角感測器78包含檢測第1磁鐵(省略圖示)之磁場之第1元件(省略圖示)、與第2元件(省略圖示)。第2元件輸出對應於第2元件與第2磁鐵(省略圖示)之位置關係之信號。第1磁鐵設置於圖1所示之曲柄軸40或曲柄臂42，且與曲柄軸40同軸配置。第1磁鐵係環狀之磁鐵，且於周向上交替地排列配置有複數個磁極。第1元件檢測曲柄30相對於車架24或殼體22A之旋轉相位。第1元件於曲柄30旋轉1周時，輸出以將360°按同極之磁極之數量切割成之角度作為1週期之信號。旋轉角感測器78可檢測之曲柄30之旋轉相位RA之最小值為180°以下，較佳為15度，進而較佳為6度。第2磁鐵設置於曲柄軸40或曲柄臂42，且與曲柄軸40同軸配置。第2元件檢測曲柄30相對於車架24或殼體22A之基準相位(例如、曲柄30之上死點或下死點)。第2元件輸出以曲柄軸40之1周旋轉作為1週期之信號。另，曲柄30之上死點表示曲柄臂42於與路面正交之方向延伸、且一腳踏板32位於距路面最遠之位置之狀態。曲柄30之下死點表示曲柄臂42於與路面正交之方向延伸、且另一腳踏板32位於距路面最遠之位置之狀態。上死點及下死點之相位差較佳為180°。 圖2所示之車速感測器80藉由有線或無線與控制部72電性連接。車速感測器80安裝於圖1所示之前叉26。車速感測器80對控制部72輸出對應於與安裝於前輪12之輻條12B之磁鐵88之相對位置之變化之值。車速感測器80較佳包含構成舌簧開關之磁性體舌簧、或霍爾元件。 圖2所示之扭矩感測器82輸出對應於人力驅動力之信號。扭矩感測器82檢測對曲柄30(參照圖1)賦予之人力驅動力。扭矩感測器82既可設置於圖1所示之曲柄軸40至前鏈輪34之間，亦可設置於曲柄軸40或前鏈輪34，還可設置於曲柄臂42或腳踏板32。扭矩感測器82例如可使用應變感測器、磁致伸縮感測器、光學感測器及壓力感測器等實現，且只要為輸出對應於對曲柄臂42或腳踏板32施加之人力驅動力之信號之感測器，亦可採用任意感測器。 控制部72基於傾斜感測器76及車速感測器80之輸出而運算自行車10之傾斜角度D。傾斜角度D係繞於自行車本體16(參照圖1)之左右方向延伸之軸之自行車10之前後方向之傾斜角度。即，傾斜角度D係自行車10之俯仰角度DA。傾斜角度D設定為於將自行車本體16設置於水平之場所時成為「0」度。因此，傾斜角度D與自行車10之行駛路面之坡度相關。 控制部72自陀螺感測器84之輸出運算俯仰角度DA、滾轉角度DB、及偏航角度DC。控制部72自加速度感測器86運算關於自行車本體16(參照圖1)之前後方向之第1加速度向量。控制部72自車速感測器80之輸出運算第2加速度向量。控制部72基於第1加速度向量及第2加速度向量，修正俯仰角度DA、滾轉角度DB、及偏航角度DC，而減小俯仰角度DA、滾轉角度DB、及偏航角度DC所包含之誤差。具體而言，控制部72基於第1加速度向量與第2加速度向量之差分而運算俯仰角度DA、滾轉角度DB、及偏航角度DC之各者之修正角度。控制部72於俯仰角度DA、滾轉角度DB、及偏航角度DC加上修正角度。控制部72基於修正後之俯仰角度DA、滾轉角度DB、偏航角度DC、及自行車10之傾斜角度之初始值而運算傾斜角度D。另，於將傾斜感測器76以自行車本體16(參照圖1)之左右方向與俯仰角度DA之軸延伸之方向大致一致之方式安裝於自行車10時，可基於俯仰角度DA、滾轉角度DB、及自行車10之傾斜角度之初始值而運算傾斜角度D。又，於將傾斜感測器76以自行車本體16(參照圖1)之左右方向與俯仰角度DA之軸延伸之方向大致一致、且自行車本體16(參照圖1)之前後方向與滾轉角度DB之軸大致一致之方式安裝於自行車10時，可基於俯仰角度DA及自行車10之傾斜角度之初始值而運算傾斜角度D。 控制部72基於旋轉角感測器78之輸出而運算曲柄30之旋轉相位(以下，曲柄之旋轉相位RA)。控制部72係以曲柄30之上死點或下死點作為「0」°而運算曲柄之旋轉相位RA。曲柄30之旋轉相位RA成為0°以上未達360°。 控制部72基於旋轉角感測器78之輸出而運算曲柄軸40之旋轉速度(以下，「曲柄之旋轉速度CA」)。控制部72基於車速感測器80之輸出、與預先記憶於記憶部74之前輪12(參照圖1)之周長而運算平均單位時間之行駛距離(以下，「車速V」)。控制部72基於扭矩感測器82之輸出而運算平均單位時間之人力驅動力(以下，「人力驅動力T」)。 控制部72基於來自操作部20之位移增大信號及位移減小信號而執行控制變速機54之變速控制。控制部72於被輸入位移增大信號時，以變速比r變大之方式使變速機54動作。控制部72於被輸入位移減小信號時，以變速比r變小之方式使變速機54動作。 控制部72控制馬達60。控制部72基於人力驅動力T及車速V而執行控制馬達60之輔助控制。控制部72將馬達60之控制狀態於第1控制狀態與第2控制狀態之間切換。控制部72於車速V為預先設定之特定之車速V以上時，停止馬達60之驅動。特定之車速V例如為時速25 km。控制部72以馬達60之輸出TA成為預先決定之特定之輸出TA以下之方式控制馬達60。 控制部72於馬達60之控制狀態為第1控制狀態時人力驅動力T增加時，使馬達60輸出對人力驅動力T乘以特定之係數而得之值。特定之係數較佳設定複數個。使用者例如可藉由經由操作部20之操作而變更特定之係數。特定之係數較佳為「0」以上「3」以下。控制部72於馬達60之控制狀態為第1控制狀態時人力驅動力T減少時，使馬達60對人力驅動力T之輸出TA之比率較於第1控制狀態下人力驅動力T增大時大。 控制部72使馬達60之控制狀態為第2控制狀態時之馬達60對人力驅動力T之輸出TA之比率較馬達60之控制狀態為第1控制狀態時之馬達60對人力驅動力T之輸出TA之比率小。於一例中，控制部72使於馬達60之控制狀態為第2控制狀態時人力驅動力T下降時之馬達60對人力驅動力T之輸出TA之比率與於第1控制狀態時人力驅動力T增加時之馬達60對人力驅動力T之輸出TA之比率相等。 參照圖3，對輔助控制進行說明。 控制部72於步驟S11取得人力驅動力T，於步驟S12基於人力驅動力T而運算馬達之輸出TA並移至步驟S13。例如，控制部72將對人力驅動力T乘以所設定之特定之係數而得之值設為馬達之輸出TA。 控制部72於步驟S13判定馬達60之控制狀態是否為第1控制狀態。於馬達60之控制狀態為第1控制狀態時，控制部72於步驟S14判定人力驅動力T是否下降。例如，控制部72將自扭矩感測器82輸入之信號轉換為離散信號。控制部72若基於離散信號，判斷為人力驅動力T小於前一時刻檢測出之人力驅動力T，則判斷為人力驅動力T下降。 控制部72於第1控制狀態下人力驅動力T下降時，移至步驟S15，修正於步驟S12運算出之馬達60之輸出TA，並移至步驟S16。具體而言，控制部72於人力驅動力T減少時，以馬達60之輸出TA之下降相對於人力驅動力T之減少延遲之方式，修正馬達60之輸出TA。修正後之馬達60之輸出TA成為修正前之馬達60之輸出TA以上。例如，控制部72使用一次低通濾波器而修正馬達60之輸出TA。藉由控制部72使用一次低通濾波器修正馬達60之輸出TA，馬達60之輸出TA之下降相對於人力驅動力之下降延遲。另，一次低通濾波器所使用之時間常數亦可根據曲柄30之旋轉速度而變更。又，亦可將對應於曲柄30之旋轉速度之複數個時間常數映射記憶至記憶部74，而根據特定之條件選擇性地切換映射。 控制部72於在步驟S13馬達60之控制狀態並非第1控制狀態時、即馬達60之控制狀態為第2控制狀態時，不進行馬達60之輸出TA之修正而前進至步驟S16。又，控制部72於在步驟S14判定為人力驅動力T未下降時，不進行馬達60之輸出TA之修正而前進至步驟S16。控制部72於步驟S16基於馬達60之輸出TA而控制馬達60，且於特定週期後再次執行步驟S11之後之處理。 控制部72於變更自行車10之變速比r之變速機54動作時基於自行車10之曲柄之旋轉相位而將馬達60之控制狀態自第1控制狀態切換為第2控制狀態，且基於自行車10之前後方向之傾斜角度D而變更將馬達60之控制狀態自第1控制狀態切換為第2控制狀態之時序。於一例中，於自行車10之曲柄之旋轉相位RA為第1相位R1時，控制部72將馬達60之控制狀態自第1控制狀態切換為第2控制狀態。於自操作部20輸入變速信號時，且於曲柄之旋轉相位RA為第2相位R2時，控制部72使變速機54動作。於馬達60之控制狀態為第2控制狀態時曲柄之旋轉相位RA成為第3相位R3時，控制部72將馬達60之控制狀態自第2控制狀態切換為第1控制狀態。 第1相位R1、第2相位R2、及第3相位R3其各自之基準之相位已預先記憶於記憶部74。基準之第2相位R2與曲柄位於上死點或下死點時之曲柄之旋轉相位RA實質上相等。第2相位R2較第1相位R1僅遲角特定之相位RB(參照圖5)。特定之相位RB相當於足夠用以使馬達60之輸出TA下降之曲柄之旋轉相位RA。第3相位R3較第2相位R2僅遲角特定之相位RC(參照圖5)。特定之相位RC相當於足夠用以供變速機54(參照圖2)完成變速動作之曲柄之旋轉相位RA。另，「遲角」表示擴大曲柄之旋轉相位RA、即延遲時序。又，「進角」表示縮小曲柄之旋轉相位RA、即提前時序。第1相位R1、第2相位R2、及第3相位R3較佳各自於曲柄之1週期內設定相差180°之2個時序。 控制部72基於傾斜角度D而變更第1相位R1。控制部72於傾斜角度D為大於「0」之上升坡度時，使第1相位R1較傾斜角度D為「0」時遲角。控制部72於傾斜角度D為小於「0」之下降坡度時，使第1相位R1較傾斜角度D為「0」時進角。控制部72係傾斜角度D越大越使第1相位R1遲角。控制部72於傾斜角度D為「0」時，不修正預先記憶於記憶部74之基準之第1相位R1。 控制部72基於傾斜角度D而變更第2相位R2。控制部72於傾斜角度D為大於「0」之上升坡度時，使第2相位R2較傾斜角度D為「0」時遲角。控制部72於傾斜角度D為小於「0」之下降坡度時，使第2相位R2較傾斜角度D為「0」時進角。控制部72係傾斜角度D越大越使第2相位R2遲角。控制部72於傾斜角度D為「0」時，不修正預先記憶於記憶部74之基準之第2相位R2。因此，傾斜角度D為「0」時之第2相位R2，與曲柄30位於上死點或下死點時之曲柄之旋轉相位RA實質上相等。 控制部72基於傾斜角度D而變更第3相位R3。控制部72於傾斜角度D為大於「0」之上升坡度時，使第3相位R3較傾斜角度D為「0」時遲角。控制部72於傾斜角度D為小於「0」之下降坡度時，使第3相位R3較傾斜角度D為「0」時進角。控制部72係傾斜角度D越大越使第3相位R3遲角。控制部72於傾斜角度D為「0」時，不修正預先記憶於記憶部74之基準之第3相位R3。 參照圖4及圖5對變速控制進行說明。 控制部72於步驟S21判定是否有變速請求。即，控制部72判定是否有輸入位移增大信號或位移減小信號。控制部72於判定有變速請求之旨意時，於步驟S22取得傾斜角度D，並轉移至步驟S23。控制部72於步驟S23基於傾斜角度D而修正第1相位R1、第2相位R2、及第3相位R3。例如，控制部72係如圖5所示般傾斜角度D越大越使第1相位R1、第2相位R2、及第3相位R3遲角或進角。第1相位R1設定為於任意傾斜角度D均較第2相位R2提前。第3相位R3設定為於任意傾斜角度D均較第2相位R2延遲。於傾斜角度D為「0」時，控制部72使用預先記憶於記憶部74之基準之第1相位R1、基準之第2相位R2、及基準之第3相位R3。另，亦可不使用基準之第1相位R1、基準之第2相位R2、及基準之第3相位R3，使用規定傾斜角度D與第1相位R1、第2相位R2、及第3相位R3之關係之映射或運算式而設定第1相位R1、第2相位R2、及第3相位R3。 控制部72於步驟S24判定旋轉相位RA是否變成第1相位R1。於旋轉相位RA並非第1相位R1時，控制部72於特定週期後再次執行步驟S24之處理。控制部72重複步驟S24之處理直至旋轉相位RA變成第1相位R1。控制部72於旋轉相位RA變成第1相位R1時，轉移至步驟S25，將馬達60之控制狀態自第1控制狀態切換為第2控制狀態，並轉移至步驟S26。 控制部72於步驟S26判定旋轉相位RA是否變成第2相位R2。於旋轉相位RA並非第2相位R2時，控制部72於特定週期後再次執行步驟S26之處理。控制部72重複步驟S26之處理直至旋轉相位RA變成第2相位R2。控制部72於旋轉相位RA變成第2相位R2時，轉移至步驟S27，基於變速信號使變速機54動作，並轉移至步驟S28。 控制部72於步驟S28判定旋轉相位RA是否變成第3相位R3。於旋轉相位RA並非第3相位R3時，控制部72於特定週期後再次執行步驟S28之處理。控制部72重複步驟S28之處理直至旋轉相位RA變成第3相位R3。控制部72於旋轉相位RA變成第3相位R3時，轉移至步驟S29，將馬達60之控制狀態自第2控制狀態切換為第1控制狀態，並結束本處理。 參照圖6～圖9對自行車用控制裝置70之作用進行說明。 如圖6所示，於自行車10於傾斜角度D為「0」之平道行駛時，人力驅動力T於上死點及下死點(曲柄之旋轉相位RA為0°及180°)成為最小，於上死點與下死點之中央部分(曲柄之旋轉相位RA為90°及270°)成為最大。 如圖6及圖7所示，於自行車10於傾斜角度D大於「0」之上坡行駛時，人力驅動力T於較上死點及下死點延遲之時序(曲柄之旋轉相位RA為0°+|RX|°及180°+|RX|°)成為最小。另，RX係上死點或下死點、與人力驅動力T成為最小之旋轉相位RA之相位差。相位差RX與傾斜角度D實質上相等。傾斜角度D大於「0」時之相位差RX為正值。具體而言，如圖7之二點鏈線所示般曲柄臂42於與路面正交之方向延伸之狀態時，人力驅動力T變成最小。 如圖6及圖8所示，於自行車10於傾斜角度D小於「0」之下坡行駛時，人力驅動力T於較上死點及下死點提前之時序(曲柄之旋轉相位RA為0°-|RX|°及180°-|RX|°)成為最小。傾斜角度D小於「0」時之相位差RX為負值。具體而言，如圖8之二點鏈線所示般曲柄臂42於與路面正交之方向延伸之狀態時，人力驅動力T變成最小。 圖9之實線L1表示進行圖3所示之輔助控制時之馬達60之輸出TA之一例，二點鏈線L2表示未進行圖3所示之輔助控制之步驟S14之處理的虛擬之馬達60之輸出之一例，一點鏈線L3表示進行輔助控制時之人力驅動力T之經時變化之一例。 時刻t10表示由駕駛者開始曲柄30之旋轉之時刻。 時刻t11表示於馬達60之控制狀態處於第1控制狀態時人力驅動力T變成最大之時刻。 時刻t12表示控制部72於馬達60之控制狀態處於第1控制狀態時判定為人力驅動力T減少之時刻。此時，控制部72以馬達60對人力驅動力T之輸出TA之比率較時刻t11時大之方式修正馬達60之輸出TA(圖3之步驟S15)。 時刻t13表示控制部72於馬達60之控制狀態處於第1控制狀態時判定為人力驅動力T增加之時刻。此時，控制部72以馬達60對人力驅動力T之輸出TA之比率較時刻t12～t13時小之方式結束馬達60之輸出TA之修正。 時刻t14表示再次控制部72於馬達60之控制狀態處於第1控制狀態時判定為人力驅動力T減少之時刻。此時，控制部72以馬達60對人力驅動力T之輸出TA之比率較時刻t11時大之方式修正馬達60之輸出TA(圖3之步驟S15)。 時刻t15表示自操作部20對控制部72輸入位移增大信號或位移減小信號之時刻。 時刻t16表示曲柄之旋轉相位RA變成第1相位R1之時刻。此時，控制部72將馬達60之控制狀態自第1控制狀態切換為第2控制狀態。因此，馬達60之輸出TA下降，變成與二點鏈線L2相等。 時刻t17表示曲柄之旋轉相位RA變成第2相位R2之時刻。此時，控制部72基於在時刻t15輸入之位移增大信號或位移減小信號使變速機54動作。 時刻t18表示曲柄之旋轉相位RA變成第3相位R3之時刻。此時，控制部72將馬達60之控制狀態自第2控制狀態切換為第1控制狀態。 根據自行車用控制裝置70，可獲得以下之作用及效果。 傾斜角度D為「0」時，時刻t17之曲柄之旋轉相位RA與上死點或下死點相等。另一方面，傾斜角度D大於「0」時，時刻t17之曲柄之旋轉相位RA變成較上死點或下死點延遲。傾斜角度D小於「0」時，時刻t17之曲柄之旋轉相位RA變成較上死點或下死點提前。控制部72根據傾斜角度D而變更用以將馬達60之控制狀態自第1控制狀態變更為第2控制狀態之第1相位R1。因此，由於可於對變速機54施加之扭矩即將變成最小前之時序使馬達60之輸出TA下降，故可進行對應於自行車10之行駛狀況之控制。 控制部72根據傾斜角度D而變更用以進行變速機54之變速動作之第2相位R2。因此，由於可於對變速機54施加之扭矩變成最小之時序進行變速機54之變速動作，故變速性能提高。因此，可進行對應於自行車10之行駛狀況之控制。又，於自行車用控制裝置70中，因於傾斜角度D為「0」時與傾斜角度D為「0」以外時之兩者，於對變速機54施加之扭矩變成最小之時序進行變速機54之變速動作，故可減小駕駛者感到不適感之虞。 (變化例) 關於上述各實施形態之說明係依據本發明之自行車用控制裝置可採取之形態之例示，並非意欲限制其形態。依據本發明之自行車用控制裝置可採取例如以下所示之上述各實施形態之變化例、及組合相互不矛盾之至少2個變化例之形態。 ・於圖4之變速控制之步驟S23亦可如圖10所示般將第1相位R1、第2相位R2、及第3相位R3之至少1個根據傾斜角度D階段性地變更。於該情形時，亦較佳針對每一傾斜角度D，第1相位R1與第2相位R2之相位差為特定之相位RB以上。較佳為針對每一傾斜角度D，第2相位R2與第3相位R3之相位差為特定之相位RC以上。 ・亦可將圖4之變速控制變更為圖11之變速控制。於圖11之變速控制中，控制部72於自將馬達60之控制狀態自第1控制狀態切換為第2控制狀態起經過特定時間時，將馬達60之控制狀態自第2控制狀態切換為第1控制狀態。具體而言，控制部72替代圖4之步驟S23之處理而執行圖11之步驟S31之處理，且替代圖4之步驟S28之處理而執行圖11之步驟S32之處理。控制部72於步驟S31基於傾斜角度D而修正第1相位R1及第2相位R2。控制部72於步驟S32，於判定為經過特定之時間時，轉移至步驟S29，且於判定為未經過特定之時間時，重複執行步驟S32之處理直至經過特定之時間。特定之時間係預先記憶於記憶部74。特定之時間係足夠用以供變速機54完成變速動作之時間。又，控制部72亦可將步驟S32之處理變更為於在步驟S27自使變速機54之變速動作開始起經過特定時間時，將馬達60之控制狀態自第2控制狀態切換為第1控制狀態之處理。 ・亦可將圖11之變速控制變更為圖12之變速控制。於圖12之變速控制中，控制部72於馬達60之控制狀態為第2控制狀態時變速機54之動作完成時，將馬達60之控制狀態自第2控制狀態切換為第1控制狀態。具體而言，控制部72替代圖11之步驟S32之處理而執行圖12之步驟S33之處理。控制部72於步驟S33，於判定為變速完成時，轉移至步驟S29，且於判定為變速未完成時，重複執行步驟S33之處理直至變速完成。變速完成係例如於自行車用控制裝置70設置變速狀態檢測感測器，而根據變速狀態檢測感測器之輸出判定。變速狀態檢測感測器可檢測變速機54之齒輪之連結狀態。 ・亦可將圖4之變速控制變更為圖13之變速控制。於圖13之變速控制中，控制部72於曲柄之旋轉相位RA為第2相位R2時使變速機54動作，且基於自行車10之前後方向之傾斜角度D而變更第2相位R2。具體而言，控制部72於步驟S51判定是否有變速請求。即，控制部72判定是否有輸入位移增大信號或位移減小信號。控制部72於判定有變速請求之旨意時，於步驟S52取得傾斜角度D，並轉移至步驟S53。控制部72於步驟S53基於傾斜角度D而設定第2相位R2。控制部72於步驟S54判定旋轉相位RA是否變成第2相位R2。於旋轉相位RA並非第2相位R2時，控制部72於特定週期後再次執行步驟S54之處理。控制部72重複步驟S54之處理直至旋轉相位RA變成第2相位R2。控制部72於旋轉相位RA變成第2相位R2時，轉移至步驟S55，基於變速信號使變速機54動作，並結束本處理。另，於該變化例中，亦可自自行車10省去輔助裝置52。 ・亦可使第2相位R2與第1相位R1實質上相等。於該情形時，自第1控制狀態切換為第2控制狀態所引起之馬達60之輸出TA之下降、與變速機54之變速動作同時開始。 ・控制部72亦可於變速控制中基於人力驅動力T使變速機54動作。具體而言，於圖4之變速控制之步驟S26之處理中，判定人力驅動力T是否變成特定之人力驅動力T以下。特定之人力驅動力T係適當地執行變速機54之變速動作之人力驅動力T。 ・亦可自變速裝置50省去致動器56。於該情形時，自行車10具有與變速機54機械連接之操作部，且藉由操作部之操作量成為特定量以上而進行變速機54之變速動作。自行車用控制裝置70具有於操作部之操作量未達特定量時可對控制部72輸出檢測信號之檢測部。控制部72亦可於圖4之變速控制之步驟S21基於檢測部之輸出而取得已開始操作部之操作，從而判定有無變速請求。又，於該情形時，省去圖4之變速控制之步驟S26，並替代步驟S27，藉由操作部之操作量成為特定量以上而對變速機54機械地進行變速控制。於該情形時，變速裝置50亦可設置限制變速機54之變速動作之限制機構。限制機構於旋轉相位RA為特定之相位(例如，第2旋轉相位R2)以外時限制變速機54之變速動作，於旋轉相位RA為特定之相位時容許變速機54之變速動作。或，限制機構於人力驅動力T大於特定之人力驅動力T時限制變速機54之變速動作，於人力驅動力T為特定之人力驅動力T以下時容許變速機54之變速動作。限制機構亦可為藉由使操作部之操作量不變成特定量以上而限制變速機54之變速動作之構成。 ・控制部72於圖4之變速控制之步驟S21於輸入來自操作部20之變速信號時判定有變速請求之旨意，但控制部72亦可根據行駛狀況而設定變速請求。於該情形時，例如，控制部72基於曲柄之旋轉速度CA設定變更變速比r之變速請求。控制部72於曲柄之旋轉速度CA大於第1特定之旋轉速度CA時，以變速比r變小之方式變更變速機54。控制部72於曲柄之旋轉速度CA小於第2特定之旋轉速度CA時，以變速比r變大之方式變更變速機54。 ・控制部72亦可替代圖3之輔助控制之步驟S14及步驟S15，執行將馬達60之輸出TA修正為一定值之處理。 ・控制部72於在圖3之輔助控制之步驟S13馬達60之控制狀態為第2控制狀態時，不進行馬達60之輸出TA之修正而前進至步驟S16，但亦可進行馬達60之輸出TA之修正而前進至步驟S16。於該情形時，使馬達60之輸出TA小於在步驟S12運算出之馬達60之輸出TA。 ・控制部72亦可藉由GPS(Global Positioning System，全球定位系統)取得傾斜角度D。藉由GPS獲得之傾斜角度D之資訊係例如經由腳踏車碼表或智慧型電話等輸入至控制部72。又，控制部72亦可經由操作者之輸入取得傾斜角度D。 ・控制部72亦可使用曲柄之旋轉速度CA推定曲柄之旋轉相位RA。例如，藉由將自曲柄30通過基準之相位(上死點或下死點)時起之時間與曲柄之旋轉速度CA相乘而推定曲柄之旋轉相位RA。 ・控制部72亦可使用車速V推定曲柄之旋轉速度CA。例如，控制部72使用輪胎直徑與變速比r推定曲柄之旋轉速度CA。於該情形時，控制部72亦可基於使用車速V運算出之曲柄之旋轉速度CA而運算曲柄之旋轉相位RA。控制部72使用推定出之曲柄之旋轉速度CA推定曲柄30通過基準之相位(上死點或下死點)之時序。且，控制部72藉由將自曲柄30通過基準之相位(上死點或下死點)之時序起之時間與車速V相乘而推定曲柄之旋轉相位RA。 ・亦可將變速裝置50變更為設置於後輪14之花鼓之內裝變速機。 ・亦可將變速裝置50變更為包含外裝變速機及致動器之變速裝置。外裝變速機為前變速器或後變速器。致動器例如為電動馬達。控制部72藉由驅動致動器而使外裝變速機動作。外裝變速機藉由於複數個前鏈輪34或複數個後鏈輪36分別包含之複數個鏈輪間繞掛鏈條38，而變更自行車10之後輪14之相對於曲柄30之旋轉數之旋轉數(變速比r)之比率。
10‧‧‧自行車
12‧‧‧前輪
12A‧‧‧車軸
12B‧‧‧輻條
14‧‧‧後輪
14A‧‧‧車軸
16‧‧‧自行車本體
18‧‧‧驅動機構
20‧‧‧操作部
20A‧‧‧第1操作部
20B‧‧‧第2操作部
22‧‧‧驅動組件
22A‧‧‧殼體
24‧‧‧車架
26‧‧‧前叉
28‧‧‧手把
28A‧‧‧豎管
30‧‧‧曲柄
32‧‧‧腳踏板
32A‧‧‧腳踏板本體
32B‧‧‧腳踏板軸
34‧‧‧前鏈輪
36‧‧‧後鏈輪
38‧‧‧鏈條
40‧‧‧曲柄軸
42‧‧‧曲柄臂
44‧‧‧電池組件
46‧‧‧電池
48‧‧‧電池固持器
50‧‧‧變速裝置
52‧‧‧輔助裝置
54‧‧‧變速機
56‧‧‧致動器
58‧‧‧驅動電路
60‧‧‧馬達
70‧‧‧自行車用控制裝置
72‧‧‧控制部
74‧‧‧記憶部
76‧‧‧傾斜感測器
78‧‧‧旋轉角感測器
80‧‧‧車速感測器
82‧‧‧扭矩感測器
84‧‧‧陀螺感測器
86‧‧‧加速度感測器
88‧‧‧磁鐵
CA‧‧‧旋轉速度
D‧‧‧傾斜角度
DA‧‧‧俯仰角度
DB‧‧‧滾轉角度
DC‧‧‧偏航角度
L1‧‧‧實線
L2‧‧‧二點鏈線
L3‧‧‧一點鏈線
r‧‧‧變速比
R1‧‧‧第1相位
R2‧‧‧第2相位
R3‧‧‧第3相位
RA‧‧‧旋轉相位
RB‧‧‧相位
RC‧‧‧相位
RX‧‧‧相位差
S11～S16‧‧‧步驟
S21～S29‧‧‧步驟
S31～S33‧‧‧步驟
S51～S55‧‧‧步驟
T‧‧‧人力驅動力
t‧‧‧時刻
t10～t18‧‧‧時刻
TA‧‧‧輸出
V‧‧‧車速
圖1係具備實施形態之自行車用控制裝置之自行車之側視圖。 圖2係圖1之自行車用控制裝置之方塊圖。 圖3係藉由圖2之控制部執行之輔助控制之流程圖。 圖4係藉由圖2之控制部執行之變速控制之流程圖。 圖5係顯示變速控制所使用之傾斜角度與第1相位、第2相位、及第3相位之關係之映射。 圖6係顯示對應於傾斜角度之人力驅動力與旋轉相位之關係之曲線圖。 圖7係顯示自行車於上坡行駛時之曲柄之模式圖。 圖8係顯示自行車於下坡行駛時之曲柄之模式圖。 圖9係顯示變速控制之執行態樣之一例之時序圖。 圖10係顯示第1變化例之變速控制所使用之傾斜角度與第1相位、第2相位、及第3相位之關係之映射。 圖11係第2變化例之變速控制之流程圖。 圖12係第3變化例之變速控制之流程圖。 圖13係第4變化例之變速控制之流程圖。
10‧‧‧自行車
20‧‧‧操作部
20A‧‧‧第1操作部
20B‧‧‧第2操作部
22‧‧‧驅動組件
50‧‧‧變速裝置
52‧‧‧輔助裝置
54‧‧‧變速機
56‧‧‧致動器
58‧‧‧驅動電路
60‧‧‧馬達
70‧‧‧自行車用控制裝置
72‧‧‧控制部
74‧‧‧記憶部
76‧‧‧傾斜感測器
78‧‧‧旋轉角感測器
80‧‧‧車速感測器
82‧‧‧扭矩感測器
84‧‧‧陀螺感測器
86‧‧‧加速度感測器

Claims (27)

  1. 一種自行車用控制裝置，其包含控制部，該控制部控制輔助輸入至自行車之人力驅動力之馬達；且 上述控制部係於變更上述自行車之變速比之變速機動作時，基於上述自行車之曲柄之旋轉相位而將上述馬達之控制狀態自第1控制狀態切換為第2控制狀態，且基於上述自行車之前後方向之傾斜角度而變更將上述馬達之控制狀態自第1控制狀態切換為第2控制狀態之時序。
  2. 如請求項1之自行車用控制裝置，其中上述控制部係於上述自行車之曲柄之旋轉相位為第1相位時，將上述馬達之控制狀態自第1控制狀態切換為第2控制狀態。
  3. 如請求項2之自行車用控制裝置，其中上述控制部於上述傾斜角度為大於「0」之上升坡度時，使上述第1相位較上述傾斜角度為「0」時遲角。
  4. 如請求項2或3之自行車用控制裝置，其中上述控制部於上述傾斜角度為小於「0」之下降坡度時，使上述第1相位較上述傾斜角度為「0」時進角。
  5. 如請求項2或3之自行車用控制裝置，其中上述控制部係上述傾斜角度越大越使上述第1相位遲角。
  6. 如請求項1至3中任一項之自行車用控制裝置，其中於上述馬達之控制狀態為上述第2控制狀態時上述曲柄之旋轉相位成為第3相位時，上述控制部將上述馬達之控制狀態自上述第2控制狀態切換為上述第1控制狀態。
  7. 如請求項1至3中任一項之自行車用控制裝置，其中於自將上述馬達之控制狀態自上述第1控制狀態切換為上述第2控制狀態起經過特定時間時，上述控制部將上述馬達之控制狀態自上述第2控制狀態切換為上述第1控制狀態。
  8. 如請求項1至3中任一項之自行車用控制裝置，其中於上述馬達之控制狀態為上述第2控制狀態時上述變速機之動作完成時，上述控制部將上述馬達之控制狀態自上述第2控制狀態切換為上述第1控制狀態。
  9. 如請求項1至3中任一項之自行車用控制裝置，其中上述控制部使上述馬達之控制狀態為上述第2控制狀態時之上述馬達對上述人力驅動力之輸出之比率，小於上述馬達之控制狀態為上述第1控制狀態時之上述馬達對上述人力驅動力之輸出之比率。
  10. 如請求項1至3中任一項之自行車用控制裝置，其中於上述馬達之控制狀態為上述第1控制狀態時上述人力驅動力減少時，上述控制部將上述馬達對上述人力驅動力之輸出之比率增大為較上述第1控制狀態下上述人力驅動力增大時更大。
  11. 如請求項1至3中任一項之自行車用控制裝置，其中於自操作部輸入變速信號時，且上述曲柄之旋轉相位為第2相位時，上述控制部使上述變速機動作。
  12. 如請求項11之自行車用控制裝置，其中上述控制部基於上述傾斜角度而變更上述第2相位。
  13. 如請求項11之自行車用控制裝置，其中上述傾斜角度為「0」時之上述第2相位，與上述曲柄位於上死點或下死點時之上述曲柄之旋轉相位實質上相等。
  14. 如請求項11之自行車用控制裝置，其中上述控制部於上述傾斜角度為大於「0」之上升坡度時，使上述第2相位較上述傾斜角度為「0」時遲角。
  15. 如請求項11之自行車用控制裝置，其中上述控制部於上述傾斜角度為小於「0」之下降坡度時，使上述第2相位較上述傾斜角度為「0」時進角。
  16. 如請求項11之自行車用控制裝置，其中上述控制部係上述傾斜角度越大越使上述第2相位遲角。
  17. 如直接或間接引用請求項2之請求項11之自行車用控制裝置，其中上述第2相位與上述第1相位實質上相等，或較上述第1相位遲角特定之相位。
  18. 如請求項11之自行車用控制裝置，其中上述控制部基於檢測上述傾斜角度之傾斜感測器之輸出而運算上述傾斜角度。
  19. 如請求項11之自行車用控制裝置，其中上述控制部基於檢測上述曲柄之旋轉相位之感測器之輸出而運算上述曲柄之旋轉相位。
  20. 一種自行車用控制裝置，其包含控制部，該控制部基於自操作部輸入之變速信號而控制變更自行車之變速比之變速機之動作，且 上述控制部於曲柄之旋轉相位為第2相位時使上述變速機動作，且基於上述自行車之前後方向之傾斜角度而變更上述第2相位。
  21. 如請求項20之自行車用控制裝置，其中上述傾斜角度為「0」時之上述第2相位，與上述曲柄位於上死點或下死點時之上述曲柄之旋轉相位實質上相等。
  22. 如請求項20或21之自行車用控制裝置，其中上述控制部於上述傾斜角度為大於「0」之上升坡度時，使上述第2相位較上述傾斜角度為「0」時遲角。
  23. 如請求項20或21之自行車用控制裝置，其中上述控制部於上述傾斜角度為小於「0」之下降坡度時，使上述第2相位較上述傾斜角度為「0」時進角。
  24. 如請求項20或21之自行車用控制裝置，其中上述控制部係上述傾斜角度越大越使上述第2相位遲角。
  25. 如請求項20或21之自行車用控制裝置，其中上述第2相位與上述第1相位實質上相等，或較上述第1相位遲角特定之相位。
  26. 如請求項20或21之自行車用控制裝置，其中上述控制部基於檢測上述傾斜角度之傾斜感測器之輸出而運算上述傾斜角度。
  27. 如請求項20或21之自行車用控制裝置，其中上述控制部基於檢測上述曲柄之旋轉相位之感測器之輸出而運算上述曲柄之旋轉相位。
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