CN105501381A - 自行车用变速器的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够在适当的时间变更变速比的自行车用变速器的控制装置。自行车用变速器的控制装置能够切换基于从检测曲柄的旋转的第一检测部输入的第一信号控制变速器的第一控制状态和基于从检测反映了自行车的速度的值的第二检测部输入的第二信号控制所述变速器的第二控制状态。

Description

自行车用变速器的控制装置

技术领域

本发明涉及一种自行车用变速器的控制装置。

背景技术

专利文献1公开了一种技术，仅基于踏频传感器或车速传感器一者的输出信号来控制变速器，以将曲柄的转速维持在一定的范围。

[专利文献]

专利文献1：日本专利特开平9－123978号公报

以往的技术中，因自行车的行驶状态，变速比有时会在不适当的时间(timing)被变更。

本发明的目的在于提供一种能够在适当的时间(timing)变更变速比的自行车用变速器的控制装置。

发明内容

〔1〕本发明的一方案涉及的一种自行车用变速器的控制装置，能够切换基于从检测曲柄的旋转的第一检测部输入的第一信号控制变速器的第一控制状态和基于从检测反映了自行车的速度的值的第二检测部输入的第二信号控制所述变速器的第二控制状态。

〔2〕所述自行车用变速器的控制装置的一方案中，所述检测部检测所述自行车的车轮的旋转。

〔3〕所述自行车用变速器的控制装置的一方案中，基于所述第一信号以及所述第二信号来切换所述第一控制状态和所述第二控制状态。

〔4〕所述自行车用变速器的控制装置的一方案中，基于所述第一信号以及所述第二信号和施加给所述曲柄的人力驱动力来切换所述第一控制状态和第二控制状态。

〔5〕所述自行车用变速器的控制装置的一方案中，基于施加给所述曲柄的人力驱动力来切换所述第一控制状态和所述第二控制状态。

〔6〕所述自行车用变速器的控制装置的一方案中，基于所述第一信号的所述曲柄的转速为基于所述第二信号的所述曲柄的最大转速以上的情况下，输出用于基于所述第一信号控制所述变速器的控制信号。

〔7〕所述自行车用变速器的控制装置的一方案中，基于所述第二信号的所述曲柄的最大转速比基于所述第一信号的所述曲柄的转速大的情况下，输出用于基于所述第二信号控制所述变速器的控制信号。

〔8〕所述自行车用变速器的控制装置的一方案中，基于所述第二信号的所述曲柄的最大转速比基于所述第一信号的所述曲柄的转速大且所述人力驱动力小于规定值的情况下，输出用于基于所述第二信号控制所述变速器的控制信号。

〔9〕所述自行车用变速器的控制装置的一方案中，基于所述第二信号的所述曲柄的最大转速比基于所述第一信号的所述曲柄的转速大且所述人力驱动力为规定值以上的情况下，输出用于基于所述第一信号控制所述变速器的控制信号。

〔10〕所述自行车用变速器的控制装置的一方案中，所述人力驱动力为规定值以上的情况下，输出用于基于所述第一信号控制所述变速器的控制信号。

〔11〕所述自行车用变速器的控制装置的一方案中，所述人力驱动力小于规定值的情况下，输出用于基于所述第二信号控制所述变速器的控制信号。

〔12〕所述自行车用变速器的控制装置的一方案中，所述人力驱动力基于从对应施加给所述曲柄的人力驱动力输出第三信号的驱动力传感器输入的所述第三信号来求得。

〔13〕所述自行车用变速器的控制装置的一方案中，基于所述第一信号控制所述变速器时，输出用于以使基于所述第一信号的所述曲柄的转速变为规定的曲柄转速或规定范围内的曲柄转速的方式控制所述变速器的控制信号。

〔14〕所述自行车用变速器的控制装置的一方案中，基于所述第二信号控制所述变速器时，输出用于以使基于所述第二信号的所述曲柄的最大转速变为规定的曲柄转速或规定范围内的曲柄转速的方式控制所述变速器的控制信号。

〔15〕所述自行车用变速器的控制装置的一方案中，基于所述第二信号的所述曲柄的最大转速基于所述第二信号、与变速比有关的消息、与所述自行车的车轮的直径、半径或周长有关的消息求得。

〔16〕所述自行车用变速器的控制装置的一方案中，所述第一信号发生了异常的情况下，输出用于基于所述第二信号控制所述变速器的控制信号。

〔17〕所述自行车用变速器的控制装置的一方案中，所述第二信号发生了异常的情况下，输出用于基于所述第一信号控制所述变速器的控制信号。

〔18〕所述自行车用变速器的控制装置的一方案中，所述第二检测部可检测的所述曲柄旋转一周中的最小角度比所述第二检测部可检测的所述车轮旋转一周中的最小角度小。

〔19〕所述自行车用变速器的控制装置的一方案中，基于所述第一信号控制所述变速器时、且所述曲柄的转速为第一上限值以上时以使变速比变大的方式使所述变速器动作，

基于所述第一信号控制所述变速器时、且所述曲柄的转速为第一下限值以下时以使变速比变小的方式使所述变速器动作，

基于所述第二信号控制所述变速器时、且对应所述第二信号的所述曲柄的最大转速为第二上限值以上时以使变速比变大的方式使所述变速器动作，

基于所述第二信号控制所述变速器时、且对应所述第二信号的所述曲柄的最大转速为第二下限值以下时以使变速比变小的方式使所述变速器动作。

〔20〕所述自行车用变速器的控制装置的一方案中，所述第二上限值比所述第一上限值小。

〔21〕所述自行车用变速器的控制装置的一方案中，所述第二下限值比所述第一下限值大。

〔22〕所述自行车用变速器的控制装置的一方案中，从所述第二上限值到所述第二下限值的范围是从所述第一上限值到所述第一下限值的范围的25～50％。

〔23〕所述自行车用变速器的控制装置的一方案中，基于所述第一信号控制所述变速器时，从所述曲柄的转速变为第一上限值以上或第一下限值以下时至经过第一待机期间之间，若所述曲柄的转速变为小于第一上限值且超过第一下限值的范围内，则不使所述变速器动作；基于所述第二信号控制所述变速器时，从所述曲柄的最大转速变为第二上限值以上或第二下限值以下时至经过第二待机期间之间，若所述曲柄的转速变为小于第二上限值且超过第二下限值的范围内，则不使所述变速器动作。

〔24〕所述自行车用变速器的控制装置的一方案中，所述第二待机期间为所述第一待机期间以下。

〔25〕所述自行车用变速器的控制装置的一方案中，，所述第一待机期间和所述第二待机期间基于所述自行车的行驶负荷设定。

〔26〕所述自行车用变速器的控制装置的一方案中，所述自行车的行驶负荷含于同一范围时，所述第二待机期间为所述第一待机期间以下。

〔27〕所述自行车用变速器的控制装置的一方案中，所述第一待机期间和所述第二待机期间基于所述变速器的前一次的变速动作和所述自行车的行驶负荷设定。

[发明效果]

本发明的自行车用变速器的控制装置能够在适当的时间(timing)变更变速比。

附图说明

图1是第一实施方式的自行车的侧面图。

图2是表示图1的自行车的电气结构的框图。

图3是由图2的控制装置执行的控制状态的切换处理的流程图。

图4是由图2的控制状态执行的变速处理的流程图。

图5是由第二实施方式的控制状态执行的变速处理的流程图。

图6是第二实施方式的变形例的变速处理的流程图。

图7是第二实施方式的变形例的变速处理的流程图。

图8是各实施方式的变形例的切换处理的流程图。

图9是各实施方式的变形例的切换处理的流程图。

图10是各实施方式的变形例的切换处理的流程图。

具体实施方式

(第一实施方式)

参照图1说明自行车10的结构。

自行车10具备：车架12、车把14、前轮16、后轮18、驱动机构20、变速控制装置22、变速装置24、第一检测装置26(参照图2)、第二检测装置28(参照图2)、驱动力传感器30、变速状态检测装置68(参照图2)以及控制装置70。

驱动机构20包含曲柄32、前链轮34、后链轮36、链条38和踏板44。

曲柄32包含可旋转地支承在车架12上的曲柄轴40和左右曲柄臂42。左右的踏板44分别包含踏板轴46。左右的曲柄臂42安装在曲柄轴40上。踏板44的主体能够绕踏板轴46旋转地安装于曲柄臂42。

前链轮43与曲柄轴40连结。前链轮34与曲柄轴40同轴设置。前链轮34可以以与曲柄轴40不相对旋转的方式连结，也可以以曲柄轴40前转时前链轮34也前转的方式经由单项离合器(省略图示)连结。

后链轮36能够绕后轮18的车轴18A旋转地被安装。后链轮36经由单项离合器与后轮18连结。链条38卷挂在前链轮34和后链轮36上。由施加在踏板44上的人力驱动力使曲柄32旋转时，由前链轮34、链条38和后链轮36使后轮18旋转。

变速控制装置22安装在车把14上。变速控制装置22通过未图示的线缆与控制装置70电连接。当由操作者操作变速控制装置22时，变速控制装置22将升档信号或降档信号发送给控制装置70。另外，升档是向变速比γ变大的方向的变速，降档是向变速比γ变小的方向的变速。

如图2所示，变速装置24包含马达单元48和变速器50。变速器50由与后轮18(参照图1)的轮毂一体化的内装变速器实现。变速器50包含由马达单元48控制的行星齿轮机构而构成。变速器50将变速比γ进行阶段性变更。马达单元48通过变更构成变速器50的行星齿轮机构的齿轮的连结状态来变更变速比γ。马达单元48由未图示的线缆与控制装置70电连接。马达单元48包含电动马达和将该电动马达的输出旋转进行减速的减速器构成。电动马达经由减速器与变速器50连接。

第一检测装置26检测曲柄32(参照图1)的旋转。第一检测装置26具备两个磁铁52A、52B和安装在车架12上的第一检测部54。磁铁52A是环状的磁铁，在周方向上多个磁极交替配置。磁铁52A设置在曲柄轴40或曲柄臂42上，与曲柄轴40同轴配置。磁铁52B安装在左右的曲柄臂42的任一个上。

第一检测部54由未图示的线缆与控制装置70电连接。第一检测部54对应曲柄32的旋转而将第一信号S1发送给控制装置70。第一检测部54是所谓的踏频传感器。第一检测部54包含输出与磁铁52A的磁场的变化对应的值的元件56A和检测磁铁52B的磁场的元件56B。元件56A检测曲柄相对于车架的相对角度位置。元件56B检测曲柄相对于车架的基准角度位置。

第一检测部54具备根据元件56A、56B的输出计算每单位时间的曲柄32的转速(以下称作“第一转速NA”)的第一转速计算部58。第一检测部54将包含表示第一转速NA的信息的第一信号S1输出给控制装置70。元件56A输出当曲柄轴旋转一周时以360°除以同极磁极的个数所得的角度为一个周期的信号。元件56B输出以曲柄轴旋转一周为一个周期的信号。

元件56B输出与曲柄32(参照图1)的旋转角度对应的值。第一检测部54可检测的曲柄32(参照图1)的最小角度是180度以下，优选是15度，更优选是6度。

第二检测装置28检测作为前侧的车轮的前轮16(参照图1)的旋转。第二检测装置28具备安装在前轮16的辐条16A上的磁铁60和安装在车架12的前叉12A上的第二检测部62。另外，磁铁60可以安装在后轮18的辐条18B上。这种情况下，第二检测部62安装在车架12的横叉(チェーンステイ；chainstay)上。第二检测部62通过螺栓及螺母、或绑合具(バンド)等固定在车架12上。以下的说明中，第二检测部62是检测前轮16的旋转的结构，但是对于第二检测部62对后轮18的旋转进行检测的情况来说，仅是将前轮16置换成后轮18，所以其说明省略。

第二检测部62由未图示的线缆与控制装置70电连接。第二检测部62对应前轮16的旋转将第二信号S2发送给控制装置70。第二检测部62是所谓的车速传感器。第二检测部62具备输出与相对磁铁60的相对位置的变化对应的值的元件64和根据元件64的输出计算每单位时间的行驶距离(以下称作“车速V”)的车速计算部66。

元件64输出以前轮16(参照图1)旋转一周为一个周期的信号。即、第二检测部62可检测的前轮16的最小角度是360度。曲柄32旋转一周中可检测的最小角度比前轮16旋转一周中可检测的最小角度小。

车速计算部66通过每单位时间的前轮16(参照图1)的转速乘以预先存储的前轮16(参照图1)的周长(以下称作“周长L”)来计算车速。第二检测部62将包含与车速V有关的信息的第二信号S2输出给控制装置70。另外，也能够使用前轮16(参照图1)的直径或半径计算车速V。这种情况下，前轮16(参照图1)的直径或半径预先存储在第二检测部62。

变速状态检测装置68检测变速装置24当前的变速状态。变速状态检测装置68可以设于马达单元48，也可以设于变速控制装置22。变速状态检测装置68输出与变速位置、即变速比γ有关的信息。变速状态检测装置68检测马达单元48中的电动马达或减速装置的规定部分的旋转角度、变速器50的规定位置的旋转角度等。变速状态检测装置68由电位计或包含磁铁和检测该磁铁的磁传感器的检测装置等构成。变速状态检测装置68电连接在控制装置70上。

驱动力传感器30检测施加给曲柄32(参照图1)的人力驱动力。驱动力传感器30输出包含与人力驱动力对应的信号的第三信号S3。驱动力传感器30可以设置在图1所示的曲柄轴40至前链轮34之间，也可以设置在曲柄轴40或前链轮34上，也可以设置在曲柄臂42或踏板44上。驱动力传感器30例如能够使用应变传感器、磁应变传感器、光学传感器和压力传感器等实现，只要是输出对应施加给曲柄臂42或踏板44的人力驱动力的信号的传感器，任意传感器都能够采用。

如图2所示，控制装置70具备第二转速计算部72、转速比较部74、驱动力计算部76、选择值设定部78、变速判定部80、存储部84和马达控制部82。控制装置70包含CPU等计算处理装置、存储软件的存储器而构成，能够实现多个功能。第二转速计算部72、转速比较部74、驱动力计算部76、选择值设定部78、变速判定部80以及马达控制部82表现控制装置70的功能。控制装置70可以包含多个计算处理装置，也可以包含多个微型计算机。第二转速计算部72中输入第二信号S2。转速比较部74和选择值设定部78中输入第一信号S1。

第二转速计算部72基于来自第二检测部62的第二信号S2、有关前轮16(参照图1)的周长L的信息、以及此时的变速比γ来推定曲柄32的第二转速NB。具体地，第二转速计算部72通过将含于第二信号S2的车速V除以前轮16的周长L以及变速比γ来计算第二转速NB。第二转速计算部72将第二转速NB输出给转速比较部74。变速比γ与变速状态检测装置68的检测结果的关系预先对应起来，例如对应关系存储在存储器中。第二转速计算部72根据变速状态检测装置68的检测结果使用所对应的变速比γ来计算或者使用函数来求算变速比γ。

前轮16(参照图1)的转速有时比曲柄32的转速乘以变速比γ所得的值大。例如下坡等行驶时曲柄32停止的情况下前轮16仍在旋转。因此，基于第二检测部62的输出计算的第二转速NB有时表示比第一转速NA大的值。另外，前轮16旋转一周中可检测的最小角度比曲柄32旋转一周中可检测的最小角度大，所以第二转速NB的计算发生延迟，所计算的第二转速NB有时表示比第一转速NA大的值。第二转速NB相当于曲柄32和前轮16同步旋转时的曲柄32的转速、即曲柄32的最大转速。

转速计算部74比较含于第一信号S1中的信息所表示的第一转速NA以及含于从第二转速计算部72输出的信号的信息所表示的第二转速NB。转速比较部74对选择值设定部78输出第一转速NA和第二转速NB中哪个为大。驱动力计算部76基于来自驱动力传感器30的第三信号S3计算人力驱动力T，将人力驱动力T输出给选择值设定部78。在选择值设定部78中输入第一转速NA和第二转速NB。选择值设定部78基于转速比较部74的比较结果和人力驱动力T或者仅基于转速比较部74的比较结果，将第一转速NA或第二转速NB设定作为选择值N，将选择值N输出给变速判定部80。

控制装置70切换基于第一信号S1控制变速器50的第一控制状态和基于第二信号S2控制变速器50的第二控制状态。控制装置70基于第一转速NA、第二转速NB以及人力驱动力T切换第一控制状态和第二控制状态。

参照图3，说明控制装置70对控制状态的切换处理。

在步骤S11中，第二转速计算部72基于车速V计算第二转速NB。接着，在步骤S12中，选择值设定部78比较第一转速NA和第二转速NB，当第一转速NA为第二转速NB以上时，进入步骤S13，将第一转速NA设定成选择值N。另外，在前一次的切换处理中第一转速NA被设定成选择值N时，选择值N维持第一转速NA。在前一次的切换处理中第二转速NB设定成选择值N时，选择值N从第二转速NB变更为第一转速NA，控制状态从第二控制状态切换为第一控制状态。

在步骤S12中当第二转速NB比第一转速NA大时，选择值设定部78进入步骤S14，判定人力驱动力T是否为规定值TX以上。人力驱动力T为规定值TX以上时进入步骤S15，将第一转速NA设定成选择值N。另外，在前一次的切换处理中第一转速NA被设定成选择值N时，选择值N维持第一转速NA。在前一次的切换处理中第二转速NB设定成选择值N时，选择值N从第二转速NB变更为第一转速NA，控制状态从第一控制状态切换为第二控制状态。

在步骤S14中人力驱动力T小于规定值TX时，选择值设定部78进入步骤S16，将第二转速NB设定成选择值N。另外，在前一次的切换处理中第二转速NB设定成选择值N时，选择值N维持第二转速NB。在前一次的切换处理中第一转速NA设定成选择值N时，选择值N从第一转速NA变更为第二转速NB，控制状态从第二控制状态切换为第一控制状态。规定值TX例如选择1Nm～3Nm之间的值。

图2所示的变速判定部80基于在选择值设定部78中设定的选择值N将升档信号或降档信号输出给马达控制部82。变速判定部80能够读入存储部84中存储着的第一判定值NX和第二判定值NY。第一判定值NX和第二判定值NY是阈值。变速判定部80当选择值N为第一判定值NX以上时输出升档信号，当选择值N为第二判定值NY以下时输出降档信号。另外，第一判定值NX优选选择第二判定值NY以上的值。第一判定值NX例如选择65rpm～70rpm，第二判定值例如选择60rpm～65rpm的值。

第一判定值NX和第二判定值NY被设定作为用于以选择值N成为规定的曲柄转速或规定范围的曲柄转速的方式控制变速器50的值。换言之，变速判定部80当基于第一信号S1控制变速器50时，以第一转速NA成为规定的曲柄转速或规定范围的曲柄转速的方式控制变速器50。另外，变速判定部80当基于第二信号S2控制变速器50时，以第二转速NB成为规定的曲柄转速或规定范围的曲柄转速的方式控制变速器50。

参照图4，说明由变速判定部80执行的变速处理的顺序。

变速判定部80在步骤S21中判定选择值N是否为第一判定值NX以上。选择值N为第一判定值NX以上时，在步骤S22中生成升档信号，并输出给马达控制部82。

变速判定部80当在步骤S21中选择值N为小于第一判定值NX时，在步骤S23中判定选择值N是否为第二判定值NY以下。选择值N为第二判定值NY以下时，变速判定部80在步骤S24中生成降档信号，并输出给马达控制部82。变速判定部80当在步骤S23中选择值N比第二判定值NY大时，对马达控制部82既不输出升档信号也不输出降档信号。

图2所示的马达控制部82基于从变速判定部80输出的信号或从变速控制装置22输入的信号控制马达单元48。马达控制部82当升档信号被输入时对马达单元48的驱动电路(省略图示)输出用于使变速装置24的变速级升档的控制信号SA。马达控制部82当被输入降档信号时，对马达单元48的驱动电路(省略图示)输出用于使变速装置24的变速级降档的控制信号SA。另外，在最大的变速比γ时被输入升档信号的情况下、以及在最小的变速比γ时被输入降档信号的情况下，马达控制部82不驱动马达单元48。

关于控制装置70的作用和效果进行说明。

(1)第一检测部54可检测的曲柄32的最小角度比第二检测部62可检测的前轮16的最小角度的量小。即、对应第一检测部54的输出计算的第一转速NA比对应第二检测部62的输出计算的第二转速NB精度高。因此，通过基于第一转速NA进行变速器50的控制，比基于第二转速NB控制变速器50时，更能适当地变更变速器50。

若仅基于第一转速NA控制变速器50，则例如当自行车10的行驶中曲柄32的旋转停止时，以变速比γ变小的方式变速器被向降档一侧控制。这样的情况下，在用户使曲柄32的旋转再开始后不久，因变速比γ过小，会出现人力驱动力不能立即传递给车轮，并且曲柄32的转速难以收敛在规定的范围内的状况。

控制装置70能够切换基于第一信号S1控制变速器50的第一控制状态和基于第二控制信号S2控制变速器50的第二控制状态。因此，能够基于与自行车10的行驶状况等相应的信号S1、S2控制变速比γ。因此，能够在适当的时间(timing)变更变速比γ。

(2)例如对应第二检测部62的输出计算的第二转速NB的精度比对应第一检测部54的输出计算的第一转速NA的精度低。因此，特别是在车速V急速上升或降低等时，尽管实际上曲柄32和前轮16正在同步旋转，也会是第二转速NB比第一转速NA大。

仅根据第二转速NB和第一转速NA的比较来控制变速装置24的情况下，虽然实际上曲柄32和前轮16正在同步旋转，基于第二转速NB变速，会将变速比γ增大。

即使第二转速NB比第一转速NA大，但人力驱动力T为规定值TX以上时，控制装置70基于第一转速NA控制着变速器50。因此，能够实现对应用户的负荷的控制，即使车速V急速变化，也能够抑制变为不适当的变速比γ。

(第二实施方式)

参照图5，说明第二实施方式的控制装置70。第二实施方式的控制装置70取代第一实施方式的图4的变速处理，执行图5所示的变速处理。图5所示的变速处理反复操作直到切断电源。另外，存储部84(参照图2)代替判定值NX、NY，存储了与第一上限值NA1、第一下限值NA2、第二上限值NB1、第二下限值NB2以及第一待机期间PA和第二待机期间PB有关的表格。第一上限值NA1、第一下限值NA2、第二上限值NB1、第二下限值NB2以及第一待机期间PA和第二待机期间PB是阈值。另外，关于与第一实施方式共通的结构使用与第一实施方式相同的附图标记，其说明省略。

说明由变速判定部80执行的变速处理的顺序。

变速判定部80在步骤S31中判定由选择值设定部78选择的选择值N是否为第一转速NA。

变速判定部80当选择值N为第一转速NA时，在步骤S31中判定选择值N是否为第一上限值NA1以上。选择值N为第一上限值NA1以上时，在步骤S33中判定从前一次的变速时开始是否经过了第一待机期间PA。另外，所谓前一次的变速时是指最后升档信号和降档信号任一个被输出给变速器50时。控制装置70当将升档信号和降档信号输出给变速器50时，对从该时刻开始的时间进行计时。

变速判定部80当从前一次的变速时开始经过了第一待机期间PA时，在步骤S34中生成升档信号，并输出给马达控制部82。变速判定部80当在步骤S33中未经过第一待机期间PA时，对马达控制部82既不输出升档信号也不输出降档信号。

变速判定部80当在步骤S32中选择值N小于第一上限值NA1时，在步骤S35中判定选择值N是否为第一下限值NA2以下。变速判定部80当在步骤S35中选择值N比第一下限值NA2大时，对马达控制部82既不输出升档信号也不输出降档信号。即、变速判定部80当在第一控制状态中第一转速NA小于第一上限值NA1且比第一下限值NA2大时，对马达控制部82既不输出升档信号也不输出降档信号。

变速判定部80当在步骤S35中选择值N为下限值NA2以下时，在步骤S36中判定从前一次的变速时开始是否经过了第一待机期间PA。

变速判定部80当从前一次的变速时开始经过了第一待机期间PA时，在步骤S37中生成降档信号，并输出给马达控制部82。当在步骤S36中未经过第一待机期间PA时，变速判定部80对马达控制部82既不输出升档信号也不输出降档信号。

即、控制装置70当基于第一信号控制变速器50时且作为曲柄32的转速的第一转速NA为第一上限值NA1以上时以变速比γ变大的方式使变速器50动作，当基于第一信号控制变速器50时且第一转速NA为第一下限值以下时以变速比γ变小的方式使变速器动作。

另外，控制装置70当基于第一信号控制变速器50时，且在从第一转速NA变为第一上限值NA1以上或第一下限值NA2以下时开始至经过第一待机期间PA之间，若曲柄的转速变为小于第一上限值NA1且超过第一下限值NA2的范围内时，不使变速器50动作。

变速判定部80当在步骤S31中选择值N为第二转速NB时，在判定部S38中判定选择值N是否为第二上限值NB1以上。当选择值N为第二上限值NB1以上时，在步骤S39中判定从前一次的变速时是否经过了第二待机期间PB。当经过了第二待机期间PB时，在步骤S40中生成升档信号，并输出给马达控制部82。变速判定部80当在步骤S39中未经过第二待机期间PB时，对马达控制部82既不输出升档信号也不输出降档信号。

变速判定部80当在步骤S38中选择值N小于第二上限值NB1时，在步骤S41中判定选择值N是否为第二下限值NB2以下。变速判定部80当在步骤S42中选择值N比第二下限值NB2大时，对马达控制部82既不输出升档信号也不输出降档信号。即，变速判定部80当在第二控制状态下第二转速NB小于第二上限值NB1且比第二下限值NB2大时，对马达控制部82既不输出升档信号也不输出降档信号。

变速判定部80当在步骤S41中选择值N为第二下限值NB2以下时，在判定部S36中判定从前一次的变速时是否经过了第二待机期间PB。当经过了第二待机期间PB时，变速判定部80在步骤S43中生成降档信号，并输出给马达控制部82。变速判定部80当在步骤S43中未经过第二待机期间PB时，对马达控制部82既不输出升档信号也不输出降档信号。

即、控制装置70当基于第二信号控制变速器50时，第二转速NB为第二上限值NB1以上时以使变速比γ变大的方式使变速器50动作，基于第二信号控制变速器50时第二转速NB为第二下限值NB2以下时以使变速比γ变小的方式使变速器50动作。

另外，控制装置70当基于第二信号控制变速器时，在从第二转速NB变为第二上限值NB1以上或第二下限值NB2以下时开始至经过第二待机期间PB之间，若曲柄的转速变为小于第二上限值NB1且超过第二下限值NB2的范围内，则不变更变速器50的变速比γ。

存储部84存储着第一上限值NA1、第一下限值NA2、第二上限值NB1以及第二下限值NB2。第二上限值NB1比第一上限值NA1小。第二下限值NB2比第一下限值NA2大。从第二上限值NB1到第二下限值NB2的范围优选是从第一上限值NA1到第一下限值NA2的范围的25～50％。例如第一上限值NA1是70rpm，第一下限值NA2是50rpm，第二上限值NB1是67.5rpm，第二下限值NB2是52.5rpm。

存储部84存储着与第一待机期间PA和第二待机期间PB有关的表格。第一待机期间PA和第二待机期间PB基于控制状态、行驶负荷R的大小和前一次的变速动作来设定。另外，行驶负荷R基于施加给踏板44的人力驱动力、自行车10的车速和曲柄32的转速的至少一个来计算。行驶负荷R例如从所输入的能量减去自行车转化后的动能来求得。输入的能量能够通过将由施加给踏板44的人力驱动力而在曲柄上生成的转矩和曲柄转速相乘来求得。自行车转化后的动能能够根据自行车以及骑车人的重量和自行车的车速求得。自行车转化后的动能例如能够通过1/2m(V2-V1)²来求得。另外，自行车10的车速能够使用第一转速NA。曲柄32的转速能够使用第二转速NB。行驶负荷R包含第一行驶负荷RA和第二行驶负荷RB。第一行驶负荷RA例如表示如自行车10在下坡行驶时这样的比较小的行驶负荷R。第二行驶负荷RB例如表示如自行车10在上坡行驶时这样的比较大的行驶负荷R。第二行驶负荷RB比第一行驶负荷RA大。

表1表示升档条件成立时的、控制状态、第一行驶负荷RA及前一次的变速动作与第一待机期间PA及第二待机期间PB的关系表。另外，升档的条件在第一控制状态下当第一转速NA比上限值NA1大时成立，在第二控制状态下当第二转速NB比上限值NB1大时成立。

[表1]

升档条件成立时的第一待机期间PA和第二待机期间PB

第一待机期间PA的最大期间PAmax、中间期间PAmid以及最小期间PAmin具有PAmax＞PAmid＞PAmin的关系。第二待机期间PB的最大期间PBmax、中间期间PBmid以及最小期间PBmin具有PBmax＞PBmid＞PBmin的关系。最大期间PAmax和最大期间PBmax能够相等也能够不同。中间期间PAmid和中间期间PBmid能够相等也能够不同。最小期间PAmin和最小期间PBmin能够相等也能够不同。最大期间PAmax、PBmax例如是1000毫秒。中间期间PAmid、PBmid例如是最大期间PAmax、PBmax的一半的期间、500毫秒。最小期间PAmin、PBmin例如是中间期间PAmid、PBmid的一半的期间――250毫秒。

前一次的变速动作为升档时，当升档的条件成立时且行驶负荷R为第一行驶负荷RA以上时，控制装置70将第一待机期间PA或第二待机期间PB设定成最大期间PAmax或最大期间PBmax。换言之，控制装置70当行驶负荷R大时，例如自行车10在平道上行驶时进行降档时，将禁止升档的期间设定为比行驶负荷R小时――例如下坡行驶时长。

表2表示降档条件成立时的、控制状态、第二行驶负荷RB及前一次的变速动作与第一待机期间PA及第二待机期间PB的关系表。另外，降档的条件在第一控制状态下当第一转速NA比下限值NA2小时成立，在第二控制状态下当第二转速NB比下限值NB2小时成立。

[表2]

降档条件成立时的第一待机期间PA和第二待机期间PB

前一次的变速动作为升档时当降档的条件成立时且行驶负荷R小于第二行驶负荷RB时，控制装置70将第一待机期间PA或第二待机期间PB设定成最大期间PAmax或最大期间PBmax。换言之，控制装置70当行驶负荷R小时――例如自行车10在平道上行驶时进行升档时，将禁止降档的期间设定为比行驶负荷R大时――例如在上坡行驶时的升档后长。

如表1和表2所示，第一待机期间PA和第二待机期间PB基于变速器50的前一次的变速动作和自行车10的行驶负荷R设定。自行车10的行驶负荷R含于同一范围内时，第二待机期间PB为第一待机期间PA以下。

控制装置70除了第一实施方式的(1)和(2)的效果外还起到以下的效果。

(3)第一上限值NA1和第二上限值NB1不同。因此，控制装置70能够使用分别适合第一控制状态和第二控制状态的上限值NA1、NB1来变更变速比γ。

(4)第一下限值NA2和第二下限值NB2不同。因此，控制装置70能够使用分别适合第一控制状态和第二控制状态的下限值NA2、NB2来变更变速比γ。

(5)第二上限值NB1比第一上限值NA2小。另外，第二下限值NB2比第一下限值NA2大。即、从第二上限值NB1到第二下限值NB2的范围比从第一上限值NA1到第一下限值NA2的范围小。因此，当第二控制状态时，具体地当驾驶人停脚、曲柄32的旋转处于停止时，或者第一转速NA比第二转速NB小等施加给曲柄32的转矩小时容易进行变速。因此，与施加给曲柄32的转矩大时进行变速的情况相比较，驾驶人难以感受到变速器50的变速动作引起的不适感。另外，由于施加给曲柄32的转矩小时容易进行变速动作，所以能够降低施加给曲柄32的转矩大引起变速动作失败的频度。

(6)变速比γ变大时，曲柄32的转速容易变小。因此，变速比γ变大后不久降档条件容易成立。另外，变速比γ变小时，曲柄32的转速容易变大。因此，变速比γ变小后不久升档条件容易成立。控制装置70当升档条件或降档条件成立时，从前一次的变速动作至经过第一待机期间PA或第二待机期间PB不变更变速比γ。因此，能够抑制短时间反复进行变速动作。

(7)控制装置70当前一次的变速动作为升档时且行驶负荷R为第一行驶负荷RA以上时，将升档条件成立时的待机期间PA、PB减小为比降档条件成立时的待机期间PA、PB小。因此，下坡等行驶负荷R小的状态下容易进行升档。因此，驾驶人难以感受到变速器50的变速动作引起的不适感，能够降低变速动作失败的频度。

(8)控制装置70当前一次的变速动作为降档时且行驶负荷R为小于第二行驶负荷RB时，将降档条件成立时的待机期间PA、PB减小为比升档条件成立时的待机期间PA、PB小。因此，上坡等行驶负荷R大的状态下容易进行降档。

(9)当行驶负荷R含于同一范围时，第二待机期间PB为第一待机期间PA以下。因此，在第二转速NB比第一转速NA大的第二控制状态下，容易进行变速。

(变形例)

本控制装置能够取得的具体实施方式不限于上述各实施方式示例的方式。本控制装置能够取得与上述各实施方式不同的各种方式。以下所示的上述各实施方式的变形例是本控制装置能够取得的各种方式的一例。

·第二实施方式的变速处理也能够变更为图6所示的处理。该变形例中，在存储部84中存储着第一判定值NX和第二判定值NY。变速判定部80代替步骤S32的处理执行判定选择值N是否为第一判定值NX以上的步骤S51的处理。另外，变速判定部80代替步骤S38的处理执行判定选择值N是否为第一判定值NX以上的步骤S54的处理。另外，变速判定部80代替步骤S35的处理执行判定选择值N是否为第二判定值NY以下的步骤S52的处理。变速判定部80代替步骤S41的处理执行判定选择值N是否为第二判定值NY以下的步骤S54的处理。图6所示的变速处理反复进行直到切断电源。变速判定部80当步骤S51为肯定判定时进入步骤S33，当为否定判定时进入步骤S52。变速判定部80当步骤S52为肯定判定时进入步骤S36，当为否定判定时终止变速处理。变速判定部80当步骤S53为肯定判定时进入步骤S39，当为否定判定时进入步骤S54。变速判定部80当步骤S54为肯定判定时进入步骤S42，当为否定判定时终止变速处理。图6所示的处理中，基于第一转速NA进行变速的情况下和基于第二转速NB进行变速的情况下不变更构成变速条件的阈值。

·第二实施方式的变速处理中，也能够省略图5所示的步骤S33、S36、S39、S42。即、如图7所示，控制装置70在步骤S32和步骤S38中当选择值N为上限值NA1、NB1以上时，输出升档信号，终止变速处理。控制装置70在步骤S35和步骤S41中当选择值N为下限值NA2、NB2以上时输出降档信号，终止变速处理。

·第二实施方式中，也能够是控制装置70通过运算求得第一上限值NA1、第一下限值NA2、第二上限值NB1和第二下限值NB2的至少一个。例如，存储部84中存储第一上限值NA1和第一下限值NA2。控制装置70在第二控制状态下以第一上限值NA1乘以“1”以上的第一系数所得的值作为第二上限值NB1，以第一下限值NA2乘以小于“1”的第二系数所得的值作为第二下限值NB2。

·第二实施方式中，第一待机期间PA也能够与行驶负荷R和前一次的变速动作无关而采用一定值。

·第二实施方式中，第二待机期间PB也能够与行驶负荷R和前一次的变速动作无关而采用一定值。

·第二实施方式中，第一待机期间PA和第二待机期间PB也能够参与相等。

·第二实施方式中，也能够与行驶负荷和前一次的变速动作无关，而设定成第二待机期间PB为第一待机期间以下。

·第二实施方式中，也能够是控制装置70通过运算求得第一待机期间PA和第二待机期间PB的至少一个。例如存储部84中存储最大期间Pmax。控制装置70通过将最大期间Pmax乘以基于控制状态、行驶负荷R和前一次的变速动作的补正系数，来计算第一待机期间PA或第二待机期间PB。

·各实施方式的切换处理也能够变更为图8所示的处理。即、控制装置70基于人力驱动力T切换第一控制状态和第二控制状态。具体地，在步骤S16中，第二转速计算部72计算出第二转速NB后，选择值设定部78在步骤S62中判定人力驱动力T是否为规定值TX以上。人力驱动力T为规定值TX以上时，选择值设定部78进入步骤S63，将第一转速NA设定成选择值N，当人力驱动力T为小于规定值TX时，选择值设定部78进入步骤S64，将第二转速NB设定成选择值N。

·各实施方式的切换处理中，也能够省略图3所示的步骤S14和步骤S15的处理。即、如图9所示，控制装置70当第一转速NA为第二转速NB以上时将第一转速NA设定成选择值N，当第一转速NA为小于第二转速NB时将第二转速NB设定成选择值N。

·也能够将各实施方式的切换处理变更为图10所示的处理。控制装置70在初始设定中将第一转速NA设定作为选择值N。控制装置70在步骤S71中判定第一转速NA是否为选择值N。第一转速NA为选择值N的情况下，在步骤S72中判定第一信号S1是否发生异常。控制装置70当在步骤S72中判定第一信号S1发生了异常时，在步骤S73中将第二转速NB切换成选择值N。另外，控制装置70当在步骤S72中判定第一信号S1发生了异常时，将选择值N维持第一转速NA，终止本处理。

控制装置70当在步骤S71中判定第一转速NA不是选择值N时、即第二转速NB是选择值N时，将选择值N维持第二转速NB，终止本处理。

另外，判断第一信号S1发生了异常的情况例如：尽管能够根据第二信号S2判断自行车处于行驶状态，含于第一信号S1的第一转速NA不从一定的值变化时、或者第一转速NA过大时。自行车10即使处于行驶状态，第一转速NA也不从一定的值变化的情况例如：泥土等污垢附着在第一检测部54上、第一检测部54的故障、磁铁52A、52B从曲柄32脱离、或者连接第一检测部54和控制装置70的电信线路(省略图示)断开等。另外，当第一转速NA过大时例如是第一检测部54的内部出现短路故障等。

·图10所示的变形例中，控制装置70也可以在初始设定中将第二转速NB设定作为选择值N，当第二信号S2发生了异常时将第一转速NA切换成选择值N。初始设定中选择第二转速NB还是选择第一转速NA，可以由用户选择。这种情况下，例如具备输入接口的自行车计算机(cyclecomputer)、个人计算机等与控制装置70电连接，经由这些设备进行初始设定。

·也能够将图10所示的变形例的处理追加到图3所示的切换处理中。即、图3的步骤S13和步骤S15之后，执行直到步骤S51～S53的处理，步骤S16之后，进行前述的图10所示的变形例的处理。

·各实施方式的切换处理中，也能够切换图3所示的步骤S12和步骤S14的处理顺序。这种情况下，例如控制装置70在步骤S12中判断人力驱动力T是否为规定值TX以上，人力驱动力T为规定值TX以上时进入步骤S13。另外，在步骤S12中当人力驱动力T小于规定值TX时，在步骤S14中若判断第一转速NA为第二转速NB以上，则进入步骤S15，将第一转速NA设定成选择值N。在步骤S14中若判断第一转速NA小于第二转速NB，则进入步骤S16，将第二转速NB设定成选择值N。

·也能够将各实施方式的第一检测装置26的磁铁52A安装在踏板44上。

·也能够将各实施方式的第一检测装置26的第一检测部54安装在曲柄32上，将磁铁52A、52B安装在车架12上。这种情况下，第一检测部54通过无线通信将第一信号S1传送给控制装置70。

·各实施方式的第一检测装置26的元件56A、56B的输出可以直接输入给控制装置70，或者也能够在放大元件56A、56B的输出的基础上输入给控制装置70。这种情况下，控制装置70具有第一转速计算部58的功能，第一转速NA由控制装置70计算。

·也能够采用各实施方式的第一检测装置26的元件56A绕曲柄轴40安装的旋转角度传感器。

·也可以是各实施方式的第一检测装置26的元件56A、56A和第二检测装置28的元件64的至少一个由光学传感器构成。

·可以变更成各实施方式的第二检测装置28安装在作为后侧的车轮的后轮18上，磁铁60安装在车架12上，来检测后轮18的旋转。这种情况下，第二检测部62通过无线通信将第一信号S1传送给控制装置70。

·各实施方式的第二检测装置28的元件64的输出可以直接输入控制装置70，或者在放大元件64的输出的基础上输入控制装置70。这种情况下，控制装置70具有车速计算部66的功能，控制装置70计算第二转速NB。

·也能够代替各实施方式的第二检测装置28的磁铁60和元件64而使用轮毂电机(ハブダイナモ)。轮毂电机例如每隔前轮16的规定的旋转角度将周期性的信号或脉冲信号输出给车速计算部66。

·各实施方式的第二检测装置也能够由GPS(GlobalPositioningSystem：全球定位系统)构成。这种情况下，第二检测装置28或控制装置70基于自行车10每单位时间的移动距离、与前轮16的周长L有关的消息和此时的变速比γ计算第二转速NB。

·各实施方式的第二检测部62可检测的前轮16的最小角度也能够是第一检测部54可检测的曲柄32的最小角度以下。这种情况下，例如第一检测部54不包含磁铁52B和元件56B，而具有曲柄1旋转一周仅检测一次磁铁52A的位置的结构，第二检测部62包含轮毂电机而构成。该变形例中，对应第二检测部62的输出计算的转速的精度比对应第一检测部62的输出计算的转速高。这种情况下，控制装置70也可以以对应第二检测部62的输出计算的转速为第一转速NA，以对应第一检测部54的输出计算的转速为第二转速NB，进行前述的切换处理。

·各实施方式的控制装置70中也能够设置从马达控制部82输出的控制信号SA输入的存储部，基于存储在存储部中的控制信号SA检测变速比γ。

·各实施方式的变速装置24也能够变更为电动的外装变速装置。电动的外装变速装置可以包含前外装变速器和后外装变速器。另外，也能够变更为将变速装置24安装在曲柄轴40上。总之，只要是能够通过控制装置70变更变速比γ的变速装置，任何变速装置都可以采用。

[附图标记说明]

10自行车

16前轮(车轮)

30驱动力传感器

32曲柄

50变速器

54第一检测部

62第二检测部

70控制装置。

Claims (27)

1.一种自行车用变速器的控制装置，能够切换基于从检测曲柄的旋转的第一检测部输入的第一信号控制变速器的第一控制状态和基于从检测反映了自行车的速度的值的第二检测部输入的第二信号控制所述变速器的第二控制状态。

2.如权利要求1所述的自行车用变速器的控制装置，其中，所述第二检测部检测所述自行车的车轮的旋转。

3.如权利要求1或2所述的自行车用变速器的控制装置，基于所述第一信号以及所述第二信号来切换所述第一控制状态和所述第二控制状态。

4.如权利要求1或2所述的自行车用变速器的控制装置，基于所述第一信号以及所述第二信号和施加给所述曲柄的人力驱动力来切换所述第一控制状态和第二控制状态。

5.如权利要求1或2所述的自行车用变速器的控制装置，基于施加给所述曲柄的人力驱动力来切换所述第一控制状态和所述第二控制状态。

6.如权利要求3所述的自行车用变速器的控制装置，基于所述第一信号的所述曲柄的转速为基于所述第二信号的所述曲柄的最大转速以上的情况下，输出用于基于所述第一信号控制所述变速器的控制信号。

7.如权利要求3或6所述的自行车用变速器的控制装置，基于所述第二信号的所述曲柄的最大转速比基于所述第一信号的所述曲柄的转速大的情况下，输出用于基于所述第二信号控制所述变速器的控制信号。

8.如权利要求4所述的自行车用变速器的控制装置，基于所述第二信号的所述曲柄的最大转速比基于所述第一信号的所述曲柄的转速大且所述人力驱动力小于规定值的情况下，输出用于基于所述第二信号控制所述变速器的控制信号。

9.如权利要求4或8所述的自行车用变速器的控制装置，基于所述第二信号的所述曲柄的最大转速比基于所述第一信号的所述曲柄的转速大且所述人力驱动力为规定值以上的情况下，输出用于基于所述第一信号控制所述变速器的控制信号。

10.如权利要求5所述的自行车用变速器的控制装置，所述人力驱动力为规定值以上的情况下，输出用于基于所述第一信号控制所述变速器的控制信号。

11.如权利要求5或10所述的自行车用变速器的控制装置，所述人力驱动力小于规定值的情况下，输出用于基于所述第二信号控制所述变速器的控制信号。

12.如权利要求4、5以及8～10任一项所述的自行车用变速器的控制装置，其中，所述人力驱动力基于从对应施加给所述曲柄的人力驱动力输出第三信号的驱动力传感器输入的所述第三信号来求得。

13.如权利要求1～12任一项所述的自行车用变速器的控制装置，基于所述第一信号控制所述变速器时，输出用于以使基于所述第一信号的所述曲柄的转速成为规定的曲柄转速或规定范围内的曲柄转速的方式控制所述变速器的控制信号。

14.如权利要求1～13任一项所述的自行车用变速器的控制装置，基于所述第二信号控制所述变速器时，输出用于以使基于所述第二信号的所述曲柄的最大转速成为规定的曲柄转速或规定范围内的曲柄转速的方式控制所述变速器的控制信号。

15.如权利要求14所述的自行车用变速器的控制装置，其中，基于所述第二信号的所述曲柄的最大转速基于所述第二信号、与变速比有关的消息、与所述自行车的车轮的直径、半径或周长有关的消息来求得。

16.如权利要求1～15任一项所述的自行车用变速器的控制装置，所述第一信号发生了异常的情况下，输出用于基于所述第二信号控制所述变速器的控制信号。

17.如权利要求1～16任一项所述的自行车用变速器的控制装置，所述第二信号发生了异常的情况下，输出用于基于所述第一信号控制所述变速器的控制信号。

18.如权利要求2或引用权利要求2的权利要求3～17任一项所述的自行车用变速器的控制装置，其中，

所述第二检测部可检测的所述曲柄旋转一周中的最小角度比所述第二检测部可检测的所述车轮旋转一周中的最小角度小。

19.如权利要求1～18任一项所述的自行车用变速器的控制装置，其中，

基于所述第一信号控制所述变速器时且所述曲柄的转速为第一上限值以上时以使变速比变大的方式使所述变速器动作，

基于所述第一信号控制所述变速器时且所述曲柄的转速为第一下限值以下时以使变速比变小的方式使所述变速器动作，

基于所述第二信号控制所述变速器时且对应所述第二信号的所述曲柄的最大转速为第二上限值以上时以使变速比变大的方式使所述变速器动作，

基于所述第二信号控制所述变速器时且对应所述第二信号的所述曲柄的最大转速为第二下限值以下时以使变速比变小的方式使所述变速器动作。

20.如权利要求19所述的自行车用变速器，其中，所述第二上限值比所述第一上限值小。

21.如权利要求19或20所述的自行车用变速器，其中，所述第二下限值比所述第一下限值大。

22.如权利要求19～21任一项所述的自行车用变速器的控制装置，其中，从所述第二上限值到所述第二下限值的范围是从所述第一上限值到所述第一下限值的范围的25～50％。

23.如权利要求19～22任一项所述的自行车用变速器的控制装置，其中，

基于所述第一信号控制所述变速器时，从所述曲柄的转速变为第一上限值以上或第一下限值以下时至经过第一待机期间之间，若所述曲柄的转速变为小于第一上限值且超过第一下限值的范围内，则不使所述变速器动作，

基于所述第二信号控制所述变速器时，从所述曲柄的最大转速变为第二上限值以上或第二下限值以下时至经过第二待机期间之间，若所述曲柄的转速变为小于第二上限值且超过第二下限值的范围内，则不使所述变速器动作。

24.如权利要求23所述的自行车用变速器的控制装置，其中，所述第二待机期间为所述第一待机期间以下。

25.如权利要求23所述的自行车用变速器的控制装置，其中，所述第一待机期间和所述第二待机期间基于所述自行车的行驶负荷设定。

26.如权利要求25所述的自行车用变速器的控制装置，其中，所述自行车的行驶负荷含于同一范围时，所述第二待机期间为所述第一待机期间以下。

27.如权利要求26所述的自行车用变速器的控制装置，其中，所述第一待机期间和所述第二待机期间基于所述变速器的前一次的变速动作和所述自行车的行驶负荷设定。