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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2012-087075 , welche am 6. April 2012 eingereicht wurde. Auf die Offenbarung der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2012-087075 wird voll umfänglich Bezug genommen.
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HINTERGRUND
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Gebiet der Erfindung
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Diese Erfindung bezieht sich generell auf eine Steuerungseinrichtung für ein Fahrrad, welche ein Fahrrad mit einer Transmission und einem elektrischen Motor zur Fahrunterstützung steuert.
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Hintergrundinformation
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Elektrisch unterstützte Fahrräder, welche ein Fahren dadurch unterstützen, dass sie die Pedalkraft einer Person mit einer Motorkraft unterstützen, werden immer populärer. Die
japanische Offenlegungsschrift Nr. 9-58569 offenbart ein elektrisch unterstütztes Fahrrad, welches mit einer Transmission ausgestattet ist. Bei diesem Fahrrad wird eine durch eine Person auf ein Pedal aufgebrachte Kraft vermittels einer Kette zur Transmission übertragen, gemäß dem Übersetzungsverhältnis der Transmission geändert bzw. modifiziert und dann weiter auf das Hinterrad übertragen. Das Fahrrad ist weiterhin mit einem elektrischen Unterstützungsmotor ausgestattet, der dazu konfiguriert ist, eine Antriebskraft auf das Hinterrad zu übertragen.
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Bei dem in der
japanischen Offenlegungsschrift Nr. 9-58569 offenbarten Fahrrad verringert sich, wenn heruntergeschaltet wird und die Transmission herunterschaltet, die Pedalkraft und die durch den elektrischen Unterstützungsmotor produzierte Unterstützungskraft reduziert sich, weil sie in Abhängigkeit der Pedalkraft festgelegt wird. Folglich erscheint die Unterstützungskraft unzureichend, wenn eine Steigung zu bewältigen ist, was jedoch ein Fall ist, in dem insbesondere Unterstützung von dem elektrischen Unterstützungsmotor gewünscht wird.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Fahrkomfort eines Fahrrads zu verbessern, welches durch einen elektrischen Unterstützungsmotor unterstützt wird.
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Eine Fahrradsteuerungseinrichtung nach einem ersten Aspekt ist dazu konfiguriert, ein Fahrrad zu steuern, welches eine Transmission und einen elektrischen Unterstützungsmotor aufweist, welcher ein Laufrad antreibt. Die Fahrradsteuerungseinrichtung umfasst einen Pedalkraftdetektor und einen Kontroller. Der Pedalkraftdetektor detektiert eine Pedalkraft. Der Kontroller weist eine Steuersektion auf, welche den elektrischen Unterstützungsmotor entsprechend einer durch den Pedalkraftdetektor detektierten Pedalkraft steuert. Die Steuersektion erhöht das Verhältnis eines Abtriebs bzw. einer Ausgangsleistung des elektrischen Unterstützungsmotors mit Bezug auf die Pedalkraft, wenn ein Herunterschalten der Transmission erfolgt, und setzt nachfolgend das Verhältnis des Abtriebes des elektrischen Unterstützungsmotors mit Bezug auf die Pedalkraft wieder herab.
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Bei dieser Fahrradsteuerungseinrichtung wird der elektrischen Unterstützungsmotor gemäß der durch den Pedalkraftdetektor detektierten Pedalkraft gesteuert und das Verhältnis des Abtriebes des elektrischen Unterstützungsmotors mit Bezug auf die Pedalkraft wird nach einem Herunterschalten erhöht darauf, was die Unterstützungskraft des elektrischen Unterstützungsmotors abschwächen wird, als Folge einer Verringerung der Pedalkraft. Folglich kann, selbst wenn die Pedalkraft nach einem Herunterschalten abnimmt, eine Abnahme der Unterstützungskraft vermieden werden. Demzufolge kann die Tendenz, dass ein Fahrradfahrer das Gefühl hat, dass die Unterstützungskraft nach einem Herunterschalten unzureichend ist vermieden werden und der Fahrkomfort kann verbessert werden.
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Ebenso wird, nachdem das Verhältnis des Abtriebes des elektrischen Unterstützungsmotors mit Bezug auf die Pedalkraft erhöht wurde, das Verhältnis des Abtriebes des elektrischen Unterstützungsmotors mit Bezug auf die Pedalkraft reduziert. Als Folge kann der Verbrauch von elektrischer Energie verringert werden, welche zum Betrieb des elektrischen Unterstützungsmotors notwendig ist.
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Eine bevorzugte Fahrradsteuerungseinrichtung umfasst weiter einen Gangzustandsdetektor, dazu konfiguriert, um eine Position bzw. Stellung der Transmission zu detektieren. Die Steuersektion stellt fest, ob ein Herunterschalten der Transmission vollendet wurde, basierend auf dem Detektionsergebnis des Gangzustandsdetektors. Bei diesem Aspekt kann die Steuersektion feststellen, dass das Herunterschalten vollendet wurde, wenn die Transmission in einen Post-Herunterschaltzustand übergegangen ist.
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Eine bevorzugte Fahrradsteuerungseinrichtung umfasst weiterhin einen Gangzustandsdetektor, der dazu konfiguriert ist, einen Gangschaltvorgang der Transmission durchzuführen und einen Gangzustandsdetektor, welcher dazu konfiguriert ist, eine Position des Gangschalters zu detektieren. Die Steuersektion stellt fest, ob das Herunterschalten der Transmission vollendet wurde, basierend auf einem Detektionsergebnis des Gangzustandsdetektors. Bei diesem Aspekt kann die Steuersektion feststellen, dass ein Herunterschalten vollendet wurde, wenn die Transmission in den Post-Herunterschaltzustand gewechselt hat.
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Bei einer bevorzugten Fahrradsteuerung reduziert die Steuersektion das Verhältnis des Abtriebes des elektrischen Unterstützungsmotors mit Bezug auf die Pedalkraft durch Zurückbringen des Abtriebs des elektrischen Unterstützungsmotors auf einen Zustand, welcher existiert hatte, bevor der Abtrieb erhöht wurde. Bei diesem Aspekt kann, weil das Verhältnis des Abtriebes des elektrischen Unterstützungsmotors mit Bezug auf die Pedalkraft auf das Verhältnis zurückgebracht wird, welches vor der Erhöhung existierte, das Verhältnis des Abtriebes des elektrischen Unterstützungsmotors in Bezug auf die Pedalkraft schlussendlich für jeden Gang konstant gehalten werden.
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Eine bevorzugte Fahrradsteuerungseinrichtung umfasst weiter einen Detektor für einen festgelegten Zustand, welcher einen festgelegten Zustand detektiert. Die Steuersektion verringert das Verhältnis des Abtriebes des elektrischen Unterstützungsmotors mit Bezug auf die Pedalkraft, wenn der Detektor für den festgelegten Zustand einen festgelegten Zustand detektiert. Bei diesem Aspekt verbleibt das Verhältnis des Abtriebes des elektrischen Unterstützungsmotors mit Bezug auf die Pedalkraft erhöht, bis der festgelegte Zustand detektiert wird. Dies hat zur Folge, dass der Abtrieb des elektrischen Unterstützungsmotors davon abgehalten werden kann, sich ungewünscht zu verringern.
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Bei einer bevorzugten Fahrradsteuerungseinrichtung detektiert der Detektor für den festgelegten Zustand den festgelegten Zustand als eine Drehgeschwindigkeit einer Kurbel des Fahrrads, welche eine festgelegte Drehgeschwindigkeit übersteigt. Wenn die Drehgeschwindigkeit der Kurbel schneller als die festgelegte Drehgeschwindigkeit nach dem Herunterschalten wird, kann angenommen werden, dass die Geschwindigkeit des Fahrrads sich um einen gewissen Grad erhöht hat und die Unterstützungskraft wird reduziert, um den Verbrauch von elektrischer Energie zu verringern.
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Bei einer bevorzugten Fahrradsteuerungseinrichtung ist der Detektor für den festgelegten Zustand ein Kurbeldrehgeschwindigkeitssensor, welcher die Drehgeschwindigkeit der Kurbel des Fahrrads detektiert.
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Bei einer bevorzugten Fahrradsteuerungseinrichtung detektiert der Detektor für den festgelegten Zustand den festgelegten Zustand nach Ablauf einer festgelegten Zeitspanne nachdem das Herunterschalten als vollendet detektiert wurde. Bei diesem Aspekt ist die Konfiguration einfach, weil das Verhältnis des Abtriebes verringert wird, basierend auf einer Zeitspanne, die durch eine Zeitmesseinrichtung gemessen wird.
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Bei einer bevorzugten Fahrradsteuerungseinrichtung umfasst der Detektor für den festgelegten Zustand einen Timer. Bei diesem Aspekt kann der festgelegte Zustand detektiert werden, basierend auf einem in der Steuersektion enthaltenen Timer.
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Bei einer bevorzugten Fahrradsteuerungseinrichtung ist die Transmission eine innenliegende Transmission.
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Bei einer bevorzugten Fahrradsteuerungseinrichtung ist die Transmission eine außenliegende Transmission.
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Bei einer bevorzugten Fahrradsteuerungseinrichtung ist der elektrische Unterstützungsmotor an einem der Laufräder des Fahrrads, d. h. einem Vorderrad oder einem Hinterrad, oder aber einem Rahmen des Fahrrads bereitgestellt.
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Ein Fahrradsteuerungsverfahren gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrrads mit einer Transmission und einem elektrischen Unterstützungsmotor, der ein Laufrad antreibt. Das Fahrradsteuerverfahren umfasst die Detektierung einer auf das Fahrrad aufgebrachten Pedalkraft, Detektierung eines Herunterschaltens der Transmission und Erhöhung eines Verhältnisses des Abtriebes des elektrischen Unterstützungsmotors mit Bezug auf die Pedalkraft, nachdem ein Herunterschalten der Transmission vollendet wurde und nachfolgendes Herabsetzen eines Verhältnisses des Abtriebes des elektrischen Unterstützungsmotors mit Bezug auf die Pedalkraft.
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Bei diesem Fahrradsteuerungsverfahren wird der elektrische Unterstützungsmotor entsprechend der durch die Pedalkraftdetektierungssektion detektierten Pedalkraft gesteuert und das Verhältnis des Abtriebes des elektrischen Unterstützungsmotors mit Bezug auf die Pedalkraft nach einem Herunterschalten erhöht, was dazu führen wird, dass die Unterstützungskraft des elektrischen Unterstützungsmotors abgeschwächt wird, als Folge einer Abnahme der Pedalkraft. Folglich kann die Abnahme der Unterstützungskraft unterdrückt werden, selbst wenn sich die Pedalkraft nach einem Herunterschalten verringert.
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Bei der offenbarten Fahrradsteuerungseinrichtung wird das Verhältnis des Abtriebes des elektrischen Unterstützungsmotors mit Bezug auf die Pedalkraft nach einem Herunterschalten erhöht, was zur Folge haben wird, dass die Unterstützungskraft des elektrischen Unterstützungsmotors abgeschwächt wird, wegen einer Abnahme der Pedalkraft. Folglich kann die Abnahme der Unterstützungskraft unterdrückt werden, selbst wenn die Pedalkraft nach einem Herunterschalten abnimmt und die Tendenz eines Fahrers den Eindruck zu gewinnen, dass die Unterstützungskraft nach einem Herunterschalten nicht ausreichend ist, kann unterdrückt werden. Als Folge kann der Fahrkomfort verbessert werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Im Folgenden wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, welche einen Teil dieser Originaloffenbarung bilden:
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1 ist eine Seitenansicht eines Fahrrads, welches mit einer Fahrradsteuerungseinrichtung in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform ausgestattet ist;
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2 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine an einer Lenkstange befestigte Gangschalteinheit zeigt;
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3 ist ein Blockdiagramm der Fahrradsteuerungseinrichtung in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform;
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4 ist eine vergrößerte Seitenansicht eines Kurbelarms mit einem Kurbeldrehgeschwindigkeitssensor;
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5 ist ein Ablaufdiagramm, welches Steuerungsoperationen zeigt, die durch die Unterstützungsleistungssteuereinheit ausgeführt werden;
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6 ist eine Seitenansicht eines Fahrrads, welches mit einer Fahrradsteuerungseinrichtung in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform ausgestattet ist;
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7 ist ein Blockdiagramm, entsprechend zu 3, der Fahrradsteuerungseinrichtung in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform;
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8 ist ein Ablaufdiagramm, entsprechend zu 5, welches Steueroperationen zeigt, die durch die Unterstützungsleistungssteuereinheit der zweiten Ausführungsform ausgeführt werden; und
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9 ist Ablaufdiagramm, entsprechend zu 5, zeigend Steueroperationen, welche durch die Unterstützungsleistungssteuereinheit einer weiteren Ausführungsform durchgeführt werden.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausgewählte Ausführungsformen werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erklärt. Es ist dem Fachmann von dieser Offenbarung ersichtlich, dass die folgenden Beschreibungen der Ausführungsformen nur zu Illustrationszwecken allein und nicht zum Zwecke der Begrenzung der Erfindung, wie sie durch die beigefügten Ansprüche und derer Äquivalente definiert ist, gegeben werden.
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1 zeigt ein Fahrrad 101, welches mit einer Fahrradsteuerungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform ausgestattet ist. Das Fahrrad 101 umfasst kurz gefasst einen Rahmen 102, eine Lenkstangeneinheit 104, eine Displayeinrichtung 124, ein Vorderrad 106, ein Hinterrad 107, eine Kette 110, eine Kurbelsatz 116, eine innenliegende Transmission 120, einen hinteren Gepäckträger 130, einen Akkumulator 134, eine Unterstützungsmotoreinheit 140, einen Kontroller 117, welcher einen Teil der Fahrradsteuerungseinrichtung bildet, und eine Vorderradbremseinrichtung und eine Hinterradbremseinrichtung, welche nicht in den Zeichnungen gezeigt sind. Die Kette 110, den Kurbelsatz 116, der Kontroller 117, die innenliegende Transmission 120 und die Unterstützungsmotoreinheit 140 sind Teile eines Fahrradantriebssystems des Fahrrads 101 zum Antrieb des Fahrrads 101.
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Der Rahmen 102 hat einen Rahmenkörper 111 und eine Vordergabel 112. Die Vordergabel 112 ist an einen vorderen Abschnitt des Rahmenkörpers 111 so befestigt, dass sie um eine angewinkelte Achse schwenken kann. Ein Sattel 94, die Lenkstangeneinheit 104 und andere Komponenten sind an den Rahmen 102 befestigt.
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Der Kurbelsatz 116 umfasst eine Kurbelachse 116a und ein Links-Rechts-Paar von Kurbelarmen 116b und 116c, die an axial gegenüberliegenden Enden der Kurbelwelle 116a bereitgestellt sind, und 180 Grad verdreht zueinander angeordnet sind. Die Kurbelwelle 116a ist drehbar in einem Tretlagerabschnitt 127 des Rahmenkörpers 111 gelagert. Pedale sind an die freien Enden des linken und rechten Kurbelarms 116b und 116c befestigt. Die Kette 110 ist auf einem vorderen Kettenblatt, welches an den rechten Kurbelarm 116c befestigt ist, sowie auf einem hinteren Ritzel angeordnet, welches an einer Nabenschaltung 121 der innenliegenden Transmission 120 (wird später erklärt) angeordnet ist.
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Wie in 3 zu sehen, umfasst die innenliegende Transmission 120 die Nabenschaltung 121, einen Gangwechselmotor 122, einen Motorantrieb 123 und einen Schaltzustandssensor 98. Die Nabenschaltung 121 wird durch die Kette 110 angetrieben und ist in einem Mittelabschnitt des Hinterrades 107 angeordnet. Die Nabenschaltung 121 hat eine Vielzahl von Gängen, z. B. 8 Gänge. Die Nabenschaltung 121 ist ein Gangwechselmechanismus, der ein Planetengetriebe aufweist. Der Gangwechselmotor 122 ist an die Nabenschaltung 121 gekoppelt und dient dazu, den Gangwechselmechanismus elektrisch anzutreiben. Der Motorantrieb 123 empfängt ein Signal einer Schaltsteuereinheit 118 (wird später erklärt) und treibt den Gangwechselmotor 122 an. Der Gangzustandssensor 98 detektiert den Gangzustand der Nabenschaltung 121, d. h. welcher der Gänge in einem Eingriffszustand befindlich ist. Der Gangzustandssensor 98 ist ein Beispiel einer Gangzustandsdetektionssektion oder eines Gangzustandsdetektors und wird z. B. mit einem Potentiometer realisiert. Das Detektionsergebnis des Gangzustandssensors 98 wird an die Schaltkontrolleinheit 118 und die Unterstützungsleistungssteuereinheit 119 geschickt. Ebenso ist die hintere Bremseinrichtung an die Nabenschaltung 121 gekoppelt.
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Die Lenkstangeneinheit 104 hat einen Lenkstangenvorbau 114, welcher an einen oberen Abschnitt der Vordergabel 112 befestigt ist und eine Lenkstange 115, welche an den Lenkstangenvorbau 114 befestigt ist. Ein Bremshebel und ein Griff 115a sind an jedes Ende der beiden Enden der Lenkstange 115 befestigt.
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Wie zu sehen in 2, ist eine Gangschalteinheit 90 an die Lenkstange 104 in der Nähe des Griffs 115a befestigt. Die Gangschalteinheit 90 ist eine einzelne Einheit, welche einen ersten Schaltbetätigungsknopf 91, einen zweiten Schaltbetätigungsknopf 92 und ein Betätigungsrad 93 integriert. Der erste und der zweite Schaltbetätigungsknopf 91 und 92 und das Betätigungsrad 93 sind so positioniert, dass eine Person sie per Hand betätigen kann, während der Griff 115a gegriffen wird. Der erste und der zweite Schaltbetätigungsknopf 91 und 92 sind Druckknöpfe. Der erste Schaltbetätigungsknopf 91 auf der linken Seite ist ein Knopf zum Hinaufschalten von einem niedrigen Gang zu einem höheren Gang. Der zweite Schaltbetätigungsknopf 92 auf der rechten Seite ist ein Knopf zum Herunterschalten von einem höheren Gang in einen niedrigeren Gang. Das Betätigungsrad 93 ist ein Rad zum Wechseln zwischen zwei Schaltmodi und einem Parkmodus und hat drei Rastpositionen P, A, und M. Die zwei Schaltmodi sind ein automatischer Schaltmodus (A) und ein manueller Schaltmodus (M). Der automatische Schaltmodus ist ein Modus, in dem die Nabenschaltung 121 der innenliegenden Transmission 120 automatisch geschalten wird, basierend auf einem Fahrradgeschwindigkeitssignal von einem Fahrradgeschwindigkeitssensor 143 (wird später erklärt). Der manuelle Schaltmodus ist ein Modus in dem die Nabenschaltung 121 in jeden gewünschten Ga geschalten wird, durch Betätigen des ersten und zweiten Schaltbetätigungsknopfes 91 und 92. Der Parkmodus ist ein Modus, in welchem die Drehung des Hinterrades durch Verriegeln der Nabenschaltung 121 unterbunden wird.
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Die Displayeinrichtung 124 ist an die Lenkstange 115 befestigt. Die Displayeinrichtung 124 hat ein Flüssigkristalldisplay und dient dazu, Informationen wie den Schaltmodus, die Geschwindigkeit des Fahrrads, die Gangposition, die zurückgelegte Strecke und die verbleibende Kapazität des Akkumulators 134 anzuzeigen.
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Der hinter Gepäckträger 130 ist ein einem hinteren Abschnitt des Rahmenkörpers 111 befestigt. Eine hintere Gepäckträgereinheit 133, welche den Kontroller 117 aufweist, wird an dem hinteren Gepäckträger 130 befestigt. Der Akkumulator 134 wird entfernbar in der hinteren Gepäckträgereinheit 133 installiert. Der Akkumulator 134 dient als Energiequelle für den Gangwechselmotor 122, den Unterstützungsmotor 142 (wird später erklärt), den Kontroller 117 und anderer Teile, die elektrische Energie zu ihrem Betrieb benötigen. Der Akkumulator 134 ist ein Speicherakkumulator, welcher z. B. eine Nickelchlorzelle oder eine Lithiumionenzelle verwendet. Ein Rücklicht 139 ist an dem Akkumulator 134 so befestigt, so dass beide eine integrale Einheit ausbilden.
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Der Unterstützungsmotor 140 ist an einem Mittelabschnitt des Vorderrads 106 befestigt und dient dazu, eine Antriebsunterstützungskraft auf das Vorderrad 106 aufzubringen. Es ist denkbar, dass eine vordere Bremseinrichtung z. B. eine Rollenbremse umfasst, welche an die Unterstützungsmotoreinheit 140 gekoppelt ist. Wenn die vordere Bremseinrichtung nicht an die Unterstützungsmotoreinheit 140 gekoppelt ist, dann kann die vordere Bremseinrichtung an der Vordergabel 112 bereitgestellt werden. Wie in 3 zu sehen, sind der Antriebsunterstützungsmotor 142, ein Motorantrieb 141 und der Fahrradgeschwindigkeitssensor 143 innerhalb der Unterstützungsmotoreinheit 140 bereitgestellt. Der Antriebsunterstützungsmotor ist ein Beispiel für einen elektrischen Antriebsunterstützungsmotor. Der Antriebsunterstützungsmotor 142 ist z. B. ein Dreiphasen-bürstenloser-Gleichstrommotor oder ein Wechselstrommotor. Der Inverter bzw. Motorantrieb 141 wandelt einen Gleichstrom, der von der Energiespeichersektion 134 ausgegeben wird, in einen Wechselstrom um, welcher dazu geeignet ist, den Unterstützungsmotor 142 anzutreiben. Der Fahrradgeschwindigkeitssensor 143 detektiert die Drehgeschwindigkeit des Antriebsunterstützungsmotors 142, d. h. die Geschwindigkeit des Fahrrads 101.
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Die Unterstützungsmotoreinheit 140 generiert ein zusätzliches Drehmoment, korrespondierend zu einer Pedalkraft des Fahrers, unter Verwendung des Antriebsunterstützungsmotors 142. Das Drehmoment korrespondierend zu der Pedalkraft des Fahrers ist z. B. ein Drehmoment gleich dem Produkt aus dem auf die Kurbelwelle 116a wirkenden Drehmoment und einem festgelegten Wert. Das Drehmoment des Antriebsunterstützungsmotors 142 wird auf das Hinterrad 107 übertragen. Die Pedalkraft tritt auf, wenn ein Fahrer das Pedal 113 nach unten drückt und wird durch einen Pedalkraftsensor 95 detektiert. Die Pedalkraft kann z. B. durch ein Drehmoment ausgedrückt werden, welches auf die Kurbelwelle 116a wirkt. Der Pedalkraftsensor 95 ist ein Beispiel einer Pedalkraftdetektierungssektion oder eines Pedalkraftdetektors. Der Antriebsunterstützungsmotor 142 wird basierend auf einem Kurbeldrehgeschwindigkeitssensor 96 gesteuert. Der Kurbeldrehgeschwindigkeitssensor 96 ist ein Beispiel einer Komponente zur Detektion eines festgelegten Zustands.
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Der Pedalkraftsensor 95 ist an den Tretlagerabschnitt 127 des Rahmens 102 befestigt. Der Pedalkraftsensor 95 detektiert ein Drehmoment der Kurbelwelle 116a auf berührungslose Art und Weise oder durch Berühren der Kurbelwelle 116a oder des Kurbelarms 116b. der Pedalkraftsensor 95 ist z. B. 1) ein magnetoresistiver Sensor aufweisend ein magnetoresistives Element, welches an der Kurbelwelle 116a bereitgestellt ist, und eine Detektionsspule, welche gegenüberliegendem dem magnetoresistiven Element angeordnet ist, 2) einen Spannungsdehnungsmessstreifen, der an der Kurbelwelle 116a oder dem Kurbelarm 116b angeordnet ist, oder 3) einen Spannungsdehnungsmessstreifen, der an einem Lagerabschnitt angeordnet ist, welcher die Kurbelwelle 116a lagert. Der Pedalkraftsensor 95 ist nicht auf diese Konfigurationen begrenzt und kann jeglicher Sensor sein, dessen Ausgabe sich verändert, entsprechend dem auf die Kurbelwelle 116a wirkenden Drehmoment. Der Pedalkraftsensor 95 sendet ein Signal an den Kontroller 117, welches sich entsprechend dem auf die Kurbelwelle 116a wirkenden Drehmoment ändert.
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Der Kurbeldrehgeschwindigkeitssensor 96 detektiert einen Magneten 97, welcher an einem Basisende des linken Kurbelarms 116b angeordnet ist, wie in 4 zu sehen. Der Kurbeldrehgeschwindigkeitssensor 96 verwendet z. B. ein Hall-Element, einen Reed-Schalter oder ein anderes Magnetkraft detektierendes Element. Der Kurbeldrehgeschwindigkeitssensor 96 ist an den Tretlagerabschnitt 127 in einer solchen Position befestigt, dass er gegenüberliegenden dem Magneten 97 befindlich ist.
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Der Kontroller 117 bildet einen Teil der Fahrradsteuerungseinrichtung und ist innerhalb der hinteren Gepäckträgereinheit 133 wie oben stehend erklärt angeordnet. Der Kontroller 117 weist einen Mikrocomputer auf und dient dazu, elektrische Komponenten zu steuern, mit denen er elektrisch verbunden ist. Der Kontroller 117 weist eine CPU (Zentraleinheit), einen RAM (Direktzugriffsspeicher), einen ROM (Nur-Lese-Speicher), eine I/O-Schnittstelle und einen Timer 126 auf und umfasst mehrere Funktionsabschnitte. Wie zu sehen in 3 weisen die Funktionsabschnitte des Kontrollers 117 eine Unterstützungsleistungssteuereinheit 119 auf, welche die Ausgangsleistung des Antriebsunterstützungsmotors 142 steuert, und eine Gangschaltsteuereinheit 118, welche den Gangwechselmotor 122 der innenliegenden Transmission 120 steuert. Die Unterstützungsleistungssteuereinheit 119 ist ein Beispiel einer Steuersektion, welche dazu programmiert ist, ein Steuerprogramm auszuführen, um den elektrischen Antriebsunterstützungsmotor 142 gemäß einer Pedalkraft zu steuern, welche durch den Pedalkraftsensor 95 detektiert wird.
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Der Kontroller 117 empfängt Informationen von Sensoren und Befehle, welche von Betätigungen resultieren, die durch eine Person ausgeführt werden. Genauer ist der Kontroller 117 elektrisch mit dem ersten Schaltbetätigungsknopf 91, dem zweiten Schaltbetätigungsknopf 92, dem Betätigungsrad 93, dem Fahrradgeschwindigkeitssensor 143, dem Pedalkraftsensor 95, dem Kurbeldrehgeschwindigkeitssensor 96 und dem Gangzustandssensor 98 verbunden.
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In einem Unterstützungsmodus steuert die Unterstützungsleistungssteuereinheit 119 des Kontrollers 117 den Antriebsunterstützungsmotor 142 so, dass der Antriebsunterstützungsmotor 142 eine unterstützende Kraft generiert, gleich dem Produkt der Pedalkraft des Fahrers und einem festgelegten Wert. Die Unterstützungsleistungssteuereinheit 119 steuert den Antriebsunterstützungsmotor 142 gemäß einer Vielzahl von Unterstützungsmodi. Genauer hat die Unterstützungsleistungssteuereinheit 119 drei Unterstützungsmodi, nämlich einen hohen Unterstützungsmodus, welcher mit einer Unterstützungskraft von bis zu einem Maximum der 2-fachen Pedalkraft unterstützt, einen mittleren Unterstützungsmodus, welcher mit einer Unterstützungskraft bis zu einem Maximum der 1,5-fachen Pedalkraft unterstützt, und einen niedrigen Unterstützungsmodus, welcher mit einer Unterstützungskraft bis zu einem Maximum der 1-fachen Pedalkraft unterstützt. Die Unterstützungsleistungssteuereinheit 119 weist ebenso einen Aus-Modus auf, in welchem sie keine Unterstützung bereitstellt. Es ist denkbar, dass die Unterstützungsmodi gewechselt werden, unter Verwendung eines nicht gezeigten Schalters, der an der Lenkstangeneinheit 104 bereitgestellt ist, oder unter Verwendung des Betätigungsrades 93.
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Die Gangschaltsteuereinheit 118 des Kontrollers 117 dient zur Steuerung des Gangwechselmotors 122, so dass die Nabenschaltung 121 auf einen anderen Gang wechselt. Die Gangschaltsteuereinheit 118 steuert entweder den Gangwechselmotor 122 in Übereinstimmung mit einem Schaltbefehl, welche als Folge einer Betätigung des ersten oder des zweiten Schaltbetätigungsknopfes 91 oder 92 ausgegeben wird, oder steuert den Gangwechselmotor 122 in Übereinstimmung mit einem automatisch generierten Befehl, basierend auf der Fahrradgeschwindigkeit.
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Wenn eine Person den manuellen Schaltmodus durch Setzen des Betätigungsrades 93 in der Rastposition M ausgewählt hat, führt die Gangschaltsteuereinheit 118 ein Hochschalten von einem niedrigen Gang zu einem höheren Gang aus, wenn der erste Schaltbetätigungsknopf 91 gedrückt wird, und führt ein Herunterschalten von einem höheren Gang in einen niedrigeren Gang aus, wenn der zweite Schaltbetätigungsknopf 92 gedrückt wird. Das heißt, die Gangschaltsteuereinheit 118 stellt fest, dass ein Befehl zum Gangwechsel ausgegeben wurde, wenn entweder der erste oder der zweite Schaltbetätigungsknopf 91 oder 92 gedrückt ist.
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Wenn eine Person den automatischen Schaltmodus durch Setzen des Betätigungsrades 93 in der Rastposition A ausgewählt hat, stellt die Gangschaltsteuereinheit 118 fest, ob es notwendig ist, einen Gangwechsel vorzunehmen, basierend auf der Fahrradgeschwindigkeitsinformation, welche durch ein Signal von dem Fahrradgeschwindigkeitssensor 143 ausgedrückt wird. Wenn sie feststellt, dass ein Gangwechsel notwendig ist, dann sendet die Gangschaltsteuereinheit 118 einen Schaltbefehl an den Motorantrieb 123, welcher den Gangwechselmotor 122 der innenliegenden Transmission 120 antreibt.
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Die Steuerbetätigungen, welche durch die Unterstützungsleistungssteuereinheit 119 während eines Herunterschaltens durchgeführt werden, werden im Nachfolgenden unter Bezugnahme auf die 5 genauer erklärt. Gleichgültig, ob der manuelle Schaltmodus oder der automatische Schaltmodus ausgewählt ist, führt die Unterstützungsleistungssteuereinheit 119 während dem Herunterschalten eine Steuerung gemäß dem Ablaufdiagramm in 5 aus, um das Verhältnis des Abtriebs des Antriebsunterstützungsmotors 142 mit Bezug auf die Pedalkraft zu ändern.
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Die Gründe zum Wechseln des Verhältnisses des Abtriebs des Antriebsunterstützungsmotors 142 mit Bezug auf die Pedalkraft beim Herunterschalten sind wie folgt: In sowohl dem manuellen Schaltmodus als auch dem automatischen Schaltmodus tritt Herunterschalten oft auf, wenn beschleunigt wird oder sich die Fahrradgeschwindigkeit vermindert, weil begonnen wird, einen Hügel hinaufzufahren. Nachdem die Pedalkraft abnimmt, wenn die Transmission heruntergeschalten wird, nimmt die Unterstützungskraft ab, welche durch den Antriebsunterstützungsmotor 142 bereitgestellt wird, entsprechend der Pedalkraft, wenn die Ausgangsleistung des Antriebsunterstützungsmotors 142 in einem festen Verhältnis mit Bezug auf die Pedalkraft gesteuert wird. Als Resultat wird der Fahrer spüren, dass die Unterstützungskraft nicht ausreichend ist. Entgegengesetzt, wenn das Verhältnis des Abtriebs des Antriebsunterstützungsmotors 142 mit Bezug auf die Pedalkraft erhöht wird zum Zeitpunkt des Herunterschaltens, dann kann die Abnahme der Unterstützungskraft unterdrückt werden, selbst wenn die Pedalkraft des Fahrers abnimmt, und der Fahrkomfort kann verbessert werden.
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Wenn eine Gangwechselanfrage, die den Wunsch zum Gangwechsel der Nabenschaltung 121 anzeigt, auftritt, d. h. ein Schaltbefehl ausgegeben wird, stellt in Schritt S1 die Unterstützungsleistungssteuereinheit 119 fest, ob die Gangwechselanfrage eine Anfrage zum Herunterschalten ist. Im Automatikschaltmodus wird die Feststellung basierend auf einem Schaltkommando getroffen, welches von der Schaltsteuereinheit 118 ausgegeben wird. Im Manuellschaltmodus wird die Feststellung darauf gegründet, ob der zweite Schaltbetätigungsknopf 92 betätigt wurde. Wenn sie feststellt, dass der Schaltbefehl zu einem Herunterschalten ist, dann wechselt die Unterstützungsleistungssteuereinheit 119 von Schritt S1 auf Schritt S2. Wenn sie feststellt, dass der Schaltbefehl nicht für ein Herunterschalten ist, dann überspringt die Unterstützungsleistungssteuereinheit 119 die nachfolgenden Schritte und beendet die Steuersequenz. In Schritt S2 wartet die Unterstützungsleistungssteuereinheit 119 darauf, dass das Herunterschalten (Gangschaltvorgang nach unten) vollendet wird. Die Vollendung des Herunterschaltens wird festgestellt, basierend auf z. B. einem Detektionsergebnis des Gangzustandssensors 98. Folglich, wenn der Gangzustandssensor 98 detektiert, dass die Nabenschaltung 121 von einem Gang auf einen niedrigeren Gang übergegangen bzw. geschalten hat, stellt die Unterstützungsleistungssteuereinheit 119 fest, dass das Herunterschalten vollendet ist.
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Wenn das Herunterschalten vollendet ist, wechselt die Unterstützungsleistungssteuereinheit 119 vom Schritt S2 auf Schritt S3. in Schritt S3 erhöht die Unterstützungsleistungssteuereinheit 119 die Unterstützungskraft, welche von dem Antriebsunterstützungsmotor 142 geliefert wird, durch Senden eines Signals an den Motorantrieb 141, gleichgültig welcher Unterstützungsmodus ausgewählt ist. Genauer erhöht die Unterstützungsleistungssteuereinheit 119 das Verhältnis des Abtriebes des Antriebsunterstützungsmotors 142 mit Bezug auf die Pedalkraft. Zum Beispiel wird das Verhältnis so erhöht, dass es 5% bis 30% größer ist nach dem Wechsel, als vor dem Wechsel. Es ist denkbar, dass der Wert des Verhältnisses separat für jeden Gang festgelegt wird. In einem solchen Falle kann der Wert des geänderten Gangverhältnisses unterschiedlich für jeden Gang festgesetzt werden und kann auf ein Gangverhältnis festgelegt werden, welches geeignet in Hinblick auf die Charakteristika der Transmission ist. Hinsichtlich des geänderten Verhältnisses ist es ebenso denkbar, einen Betätigungsschalter bereitzustellen, zum Ändern des Gangverhältnisses an der Betätigungseinheit 90, so dass das Gangverhältnis geändert werden kann unter Verwendung des Betätigungsschalters. Jedoch wird das Verhältnis des Abtriebes nur bis zu einer oberen Grenze des jeweiligen Unterstützungsmodus erhöht (z. B. 1-fach die Pedalkraft im niedrigen Unterstützungsmodus, 1,5-fach die Pedalkraft im mittleren Unterstützungsmodus und 2-fach die Pedalkraft im hohen Unterstützungsmodus), wenn die Erhöhung das Verhältnis des Abtriebes dazu bringen würde, die obere Grenze zu überschreiten.
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Nachfolgend wartet die Unterstützungsleistungssteuereinheit 119 in Schritt S4 darauf, dass die Drehgeschwindigkeit der Kurbel 116 eine festgelegte Kurbeldrehgeschwindigkeit überschreitet. Es ist denkbar, dass die festgelegte Kurbeldrehgeschwindigkeit ein voreingestellter Drehgeschwindigkeitswert ist, welcher im Voraus eingestellt wurde, oder ein Drehgeschwindigkeitswert ist, der festgelegt wird basierend auf der Kurbeldrehgeschwindigkeit, welche unmittelbar vor dem Gangschaltvorgang detektiert wurde. Eine voreingestellte Drehgeschwindigkeit ist z. B. in dem Bereich von 15 bis 25 Umdrehungen pro Minute festgesetzt. Hinsichtlich der voreingestellten Drehgeschwindigkeit ist es denkbar, einen Betätigungsschalter bereitzustellen, um die voreingestellte Drehgeschwindigkeit an der Betätigungseinheit 90 so zu ändern, dass die voreingestellte Drehgeschwindigkeit unter Verwendung des Betätigungsschalters geändert werden kann. Wenn die festgelegte Kurbeldrehgeschwindigkeit basierend auf der, kurz vor der Gangschaltbetätigung detektierten Kurbeldrehgeschwindigkeit festgesetzt wird, wird die festgelegte Kurbeldrehgeschwindigkeit z. B. auf einen festgelegten Wert im Bereich von 110% bis 200% der Kurbeldrehgeschwindigkeit festgelegt, welche unmittelbar vor dem Gangwechsel detektiert wurde, oder auf einen Wert, welcher durch Multiplikation der Kurbeldrehgeschwindigkeit, welche unmittelbar vor der Gangwechselbetätigung detektiert wurde, vermittels eines voreingestellten Multiplikators erhalten wurde, festgelegt. Es ist denkbar, die festgelegte Kurbeldrehgeschwindigkeit separat für jeden Gang festzulegen. In solch einem Fall kann der Wert für die festgelegte Kurbeldrehgeschwindigkeit unterschiedlich für jeden Gang festgelegt werden und kann auf eine Kurbeldrehgeschwindigkeit festgelegt werden, die geeignet in Übereinstimmung mit den Charakteristika der Transmission ist.
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In Schritt S4 wird die Feststellung, ob die Kurbeldrehgeschwindigkeit erfüllt ist, basierend auf einem Detektionsergebnis des Kurbeldrehgeschwindigkeitssensors 96 getroffen. Der Kurbeldrehgeschwindigkeitssensor 96 gibt ein Pulssignal aus, jedes Mal wenn die Kurbel 116 eine Umdrehung vervollständigt und somit kann die Kurbeldrehgeschwindigkeit basierend auf der Frequenz der Pulssignale detektiert werden. Wenn sie detektiert, dass die Kurbeldrehgeschwindigkeit den festgelegten Kurbeldrehgeschwindigkeitswert übersteigt, wechselt die Unterstützungsleistungssteuereinheit 119 auf den Schritt S5 über.
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In Schritt S5 löscht die Unterstützungsleistungssteuereinheit 119 den erhöhten Zustand der Ausgangsleistung des Antriebsunterstützungsmotors 142, welcher in Schritt S3 gesetzt wurde. Genauer setzt die Unterstützungsleistungssteuereinheit 119 das Verhältnis des Abtriebes des Antriebsunterstützungsmotors 142 mit Bezug auf die Pedalkraft von dem erhöhten Zustand auf den vorherigen Zustand zurück. Als Folge wird das Verhältnis des Abtriebes des Antriebsunterstützungsmotors 142 mit Bezug auf die Pedalkraft verringert. Wenn Schritt S5 abgeschlossen ist, wird die Ausgangsleistungssteuersequenz, die mit dem Herunterschalten verbunden ist, beendet. Der Prozess der 5 wird durchgeführt, bevor ein nachfolgender Schaltvorgang auftritt.
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Wenn ein nachfolgender Schaltvorgang vor Schritt S2 auftritt, nachdem ein Herunterschalten basierend auf den nachfolgenden Schaltbetätigungen abgeschlossen ist, kann die Unterstützungsleistungssteuereinheit 119 des Kontrollers 117 auf den Schritt S3 in 5 wechseln. In diesem Falle kann das Verhältnis des Abtriebes des Antriebsunterstützungsmotors 142 mit Bezug auf die Pedalkraft größer sein, als das Verhältnis basierend auf nur einem Herunterschalten.
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Wenn ein nachfolgender Schaltvorgang in den Schritten S3 oder S4 auftritt, kann die Unterstützungsleistungssteuereinheit 119 des Kontrollers 117 das erhöhte Verhältnis des Abtriebes des Antriebsunterstützungsmotors 142 mit Bezug auf die Pedalkraft beibehalten und wieder von Schritt S2 an fortfahren. Wenn ein nachfolgender Schaltvorgang in Schritt S5 auftritt, kann die Unterstützungsleistungssteuereinheit 119 des Kontrollers 117 den Prozess des Schrittes S5 stoppen und das erhöhte Verhältnis des Abtriebes des Antriebsunterstützungsmotors 142 mit Bezug auf die Pedalkraft beibehalten und wieder von Schritt S2 fortfahren.
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Obwohl die Vollendung des Gangwechsels in Schritt S2 festgestellt wird, basierend auf einem Detektionsergebnis des Gangzustandssensors 98, welcher an der Nabenschaltung 121 bereitgestellt ist, ist es denkbar festzustellen, dass das Herunterschalten vollendet ist, wenn eine festgelegte kleine Zeitspanne abgelaufen ist, nachdem der Schaltbefehl zum Herunterschalten ausgegeben wurde. Obwohl in Schritt S4 die Unterstützungsleistungssteuereinheit 119 feststellt, ob die Kurbeldrehgeschwindigkeit eine festgelegte Kurbeldrehgeschwindigkeit überschritten hat, welche basierend auf dem Ergebnis des Kurbeldrehgeschwindigkeitssensors beruht, ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine solche Konfiguration festgelegt. Zum Beispiel ist es denkbar, die Kurbeldrehgeschwindigkeit basierend auf der Drehgeschwindigkeit der Räder, welche von dem Fahrradgeschwindigkeitssensor 143 und dem Gangzustand, welcher durch den Gangzustandssensor 98 detektiert wurde, zu berechnen und dann die berechnete Kurbeldrehgeschwindigkeit zu verwenden, um festzustellen, ob die festgelegte Kurbeldrehgeschwindigkeit überschritten wurde.
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Während die erste Ausführungsform ein Beispiel ist, bei dem die Transmission des Fahrrades eine innenliegende Transmission ist, ist das zweite Ausführungsbeispiel ein Beispiel, bei welchem die Transmission eine außenliegende Transmission 220 ist.
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6 zeigt ein Fahrrad 201, das eine Fahrradsteuerungseinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform verwendet. Das Fahrrad 201 umfasst kurzgefasst einen Rahmen 202, eine Lenkstangeneinheit 204, eine Displayeinrichtung 224, ein Vorderrad 206, ein Hinterrad 207, eine Kette 210, einen Kurbelsatz 216, eine außenliegende Transmission 220, einen hinteren Gepäckträger 230, einen Akkumulator 234, eine Unterstützungsmotoreinheit 240, einen Kontroller 217, welcher einen Teil der Fahrradsteuerungseinrichtung bildet, und eine vordere Bremseinrichtung und eine hintere Bremseinrichtung, die nicht in den Zeichnungen gezeigt sind.
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Der Rahmen 202, der Kurbelsatz 216, die Lenkstangeneinheit 204, der hintere Gepäckträger 230, die Unterstützungsmotoreinheit 240, der Pedalkraftsensor 195 und die Displayeinheit 224 sind im Wesentlichen die gleichen wie in der ersten Ausführungsform. Demzufolge sind die Bezugszeichen dieser Teile, wie sie in 6 und 7 gezeigt werden, die Bezugszeichen der Teile der ersten Ausführungsform mit 100 dazu addiert und Erklärungen dieser Teile werden nicht gegeben. Jedoch ist die Vordergabel 212 mit einer Federfunktion bereitgestellt. Ebenso wird der Fahrradgeschwindigkeitssensor 243 in der Unterstützungsleistungssteuerung und nicht in der Gangschaltsteuerung verwendet.
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Die außenliegende Transmission 220 ist eine kabelbetriebene Transmission, welche an einen vorderen Gangschalter 190f und einen hinteren Gangschalter 190r verbunden ist, gezeigt in 7, die wiederum an die Lenkstangeneinheit 204 mit Schaltkabeln montiert sind. Demzufolge ist der Kontroller 217 nicht mit einer Schaltsteuereinheit als funktionelle Sektion ausgestattet.
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Wie zu sehen in 7 ist der vordere Gangschalter 190f mit einem vorderen Gangpositionssensor 198f und der hintere Gangschalter 190r mit einem hinteren Gangpositionssensor 198r bereitgestellt, welche zum Detektieren des Schaltzustands dienen. Der vordere Gangpositionssensor 198f und der hintere Gangpositionssensor 198r sind Beispiele einer Komponente zum Detektieren eines Gangzustandes oder eines Gangzustandsdetektors. Der vordere Gangpositionssensor 198f und der hintere Gangpositionssensor 198r sind z. B. jeweils in dem vorderen Gangschalter 190f und dem hinteren Gangschalter 190r bereitgestellt und detektieren die Rotationspositionen der Kabelspulen der Schalter, welche den Gangpositionen entspricht. Der vordere Gangpositionssensor 198f und der hintere Gangpositionssensor 198r werden z. B. mit Potentiometern realisiert.
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Der vordere Gangschalter 190f ist z. B. an der Lenkstange 215 benachbart zu dem vorderen Bremshebel an der inneren Seite eines Abschnitts angeordnet, an dem der vordere Bremshebel befestigt ist. Der hintere Gangschalter 190r ist z. B. an der Lenkstange 215 angeordnet, benachbart zu dem hinteren Bremshebel an der inneren Seite eines Abschnitts, an dem der hintere Bremshebel befestigt ist.
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Die außenliegende Transmission 220 umfasst einen vorderen Umwerfer 220f und einen hinteren Umwerfer 220r, wie zu sehen in 6. Der vordere Umwerfer 220f dient dazu, die Kette 210 auf jegliches einer Vielzahl von (z. B. drei) vorderen Kettenblättern 225f zu platzieren, welche unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Der hintere Umwerfer 220r dient dazu, die Kette 210 auf ein jegliches einer Vielzahl von (z. B. zehn) hinterer Ritzel zu platzieren, welche unterschiedliche Durchmesser aufweisen.
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Der Kontroller 217 bildet einen Teil der Fahrradsteuerungseinrichtung und ist innerhalb der hinteren Gepäckträgereinheit 230 wie vorstehend erklärt angeordnet und dient dazu, elektrische Komponenten zu steuern, mit welchen er elektrisch verbunden ist. Der Kontroller 217 hat dieselben Hardwarekonfigurationen wie in der ersten Ausführungsform. Hinsichtlich funktionaler Sektionen hat der Kontroller 217 keine Schaltsteuereinheit wie vorstehend erklärt, jedoch hat er eine Unterstützungsleistungssteuereinheit 219.
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Der Kontroller 217 empfängt Informationen von Sensoren und Befehle, welches von Betätigungen einer Person resultieren. Genauer ist der Kontroller 217 elektrisch mit dem vorderen Gangpositionssensor 198f, dem hinteren Gangpositionssensor 198r, dem Fahrradgeschwindigkeitssensor 243 und dem Pedalkraftsensor 195 verbunden.
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In einem Unterstützungsmodus, ähnlich zu der ersten Ausführungsform, steuert die Unterstützungsleistungssteuereinheit 219 des Kontrollers 217 den Antriebsunterstützungsmotor 242 so, dass der Antriebsunterstützungsmotor 242 eine Unterstützungskraft gleich dem Produkt der Pedalkraft des Fahrers und einem festgelegten Wert abgibt. Die Unterstützungsleistungssteuereinheit 219 steuert den Antriebsunterstützungsmotor 242 gemäß einer Vielzahl von Unterstützungsmodi. Die Unterstützungsleistungssteuereinheit 219 weist ebenso einen Aus-Modus auf, in welchem sie keine Unterstützung bereitstellt. Es ist denkbar, dass die Unterstützungsmodi unter Verwendung eines Schalters (nicht gezeigt) gewechselt werden, welcher an der Lenkstangeneinheit 204 bereitgestellt ist, oder unter Verwendung des Schalters, der an der Displayeinrichtung 224 bereitgestellt ist.
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Die Steueroperationen, welche durch die Unterstützungsleistungssteuereinheit 219 während einem Herunterschalten ausgeführt werden, werden nun im Nachfolgenden unter Bezugnahme auf die 8 erklärt. Wenn ein Herunterschalten auftritt, führt die Unterstützungsleistungssteuereinheit 219 eine Steuerung gemäß dem Ablaufdiagramm in 8 aus, um das Verhältnis des Abtriebes des Antriebsunterstützungsmotors 242 mit Bezug auf die Pedalkraft zu ändern.
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In Schritt S11 der 8 stellt die Unterstützungsleistungssteuereinheit 219 fest, ob ein Herunterschalten ausgeführt wurde, und ob der Gangwechsel auf einen niedrigeren Gang vollendet wurde. Diese Feststellung wird erreicht durch Feststellen, ob der vordere Gangschalter 190f oder der hintere Gangschalter 190r betätigt wurde, so dass ein Herunterschalten ausgeführt wurde. Genauer stellt die Unterstützungsleistungssteuereinheit 219 fest, dass das Herunterschalten vollendet wurde, wenn die Schaltposition, welche durch den vorderen Gangpositionssensor 198f oder den hinteren Gangpositionssensor 198r sich auf die Herunterschalt-Schaltposition ändert. Wenn sie feststellt, dass ein Herunterschalten ausgeführt wurde und das Herunterschalten vollendet ist, wechselt die Unterstützungsleistungssteuereinheit 219 von Schritt S11 auf Schritt S13. Wenn sie feststellt, dass das Herunterschalten nicht vollendet ist, überspringt die Unterstützungsleistungssteuereinheit 219 die nachfolgenden Schritte und beendet die Steuersequenz.
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In Schritt S13 erhöht die Unterstützungsleistungssteuereinheit 219 die Unterstützungskraft, welche von dem Antriebsunterstützungsmotor 242 geliefert wird, durch Senden eines Signals an der Motorantrieb 242, gleichgültig welcher Unterstützungsmodus ausgewählt ist. Genauer erhöht die Unterstützungsleistungssteuereinheit 219 das Verhältnis des Abtriebes des Antriebsunterstützungsmotors 242 mit Bezug auf die Pedalkraft auf ein höheres Verhältnis, ähnlich der ersten Ausführungsform. Jedoch wird das Verhältnis nur auf eine obere Grenze des jeweiligen Unterstützungsmodus (z. B. 1-fach die Pedalkraft im niedrigen Unterstützungsmodus, 1,5-fach die Pedalkraft im mittleren Unterstützungsmodus und 2-fach die Pedalkraft im hohen Unterstützungsmodus) erhöht, wenn die Erhöhung dazu führen würde, dass das Verhältnis des Abtriebes das obere Limit überschreiten würde. Nachfolgend, in Schritt S14, wartet die Unterstützungsleistungssteuereinheit 219 darauf, dass die Geschwindigkeit des Fahrrads 201 einen festgelegten Wert überschreitet. Es ist denkbar, dass die festgelegte Geschwindigkeit eine voreingestellte Geschwindigkeit ist oder z. B. eine Geschwindigkeit ist, welche basierend auf der Geschwindigkeit festgelegt ist, die unmittelbar vor dem Gangschaltvorgang gemessen wurde. Die voreingestellte Geschwindigkeit wird z. B. in dem Bereich von 5 km/h bis 10 km/h gesetzt. Hinsichtlich der voreingestellten Geschwindigkeit ist es ebenso denkbar, einen Betätigungsschalter bereitzustellen, zum Ändern der voreingestellten Geschwindigkeit an der Betätigungseinheit 90, so dass die festgelegte Geschwindigkeit unter Verwendung des Betätigungsschalters geändert werden kann. Wenn die festgelegte Geschwindigkeit basierend auf der Geschwindigkeit gesetzt wird, die unmittelbar vor dem Gangschaltvorgang detektiert wurde, wird die festgelegte Geschwindigkeit z. B. auf einen festgelegten Wert im Bereich von 70% bis 100% der Geschwindigkeit festgelegt, welche unmittelbar vor dem Gangschaltvorgang detektiert wurde, oder auf einen Wert gesetzt, der durch Multiplikation der Geschwindigkeit erhalten wird, welche unmittelbar vor der Gangwechseloperation detektiert wurde, vermittels eines voreingestellten Multiplikators. Es ist denkbar, den Wert der festgelegten Geschwindigkeit separat für jeden Gang zu setzen. In diesem Falle kann der Wert der festgelegten Geschwindigkeit unterschiedlich für jeden Gang gesetzt werden und kann auf eine Geschwindigkeit gesetzt werden, die geeignet ist, in Übereinstimmung mit den Charakteristika der Transmission.
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Die in Schritt S13 ausgeführte Feststellung wird z. B. basierend auf dem Detektionsergebnis des Fahrradgeschwindigkeitssensors 243 erlangt. Wenn ein Kurbeldrehgeschwindigkeitssensor anstelle eines Fahrradgeschwindigkeitssensors verwendet wird, kann eine Gangübersetzung basierend auf dem Detektionsergebnis des Kurbeldrehgeschwindigkeitssensors und dem Detektionsergebnis des vorderen Gangpositionssensors 198f und des hinteren Gangpositionssensors 198r errechnet werden und die Fahrradgeschwindigkeit kann durch Multiplikation der Gangübersetzung mit der Kurbelrotationsgeschwindigkeit berechnet werden, welche von dem Kurbelgeschwindigkeitsrotationssensor erhalten wird. In diesem Fall ist es ebenso denkbar, dass anstelle der Bestimmung, ob die Fahrradgeschwindigkeit einen festgelegten Wert überstiegen hat, festzustellen, ob die Kurbeldrehgeschwindigkeit einen festgelegten Kurbeldrehgeschwindigkeitswert überstiegen hat, basierend auf dem Detektionsergebnis des Kurbeldrehgeschwindigkeitssensors, wie dies in der ersten Ausführungsform durchgeführt wird. Folglich ist in der zweiten Ausführungsform der Fahrradgeschwindigkeitssensor 243 ein Beispiel einer Detektionssektion für einen festgelegten Zustand oder ein Detektor für einen festgelegten Zustand.
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Wenn die Unterstützungsleistungssteuereinheit 219 feststellt, dass die Fahrradgeschwindigkeit den festgelegten Wert überstiegen hat, wechselt sie auf Schritt S15. In Schritt S15 löscht die Unterstützungsleistungssteuereinheit 219 den erhöhten Abtriebszustand des Antriebsunterstützungsmotors 242, der in Schritt S13 gesetzt wurde. Genauer setzt die Unterstützungsleistungssteuereinheit 219 das Verhältnis des Abtriebs des Antriebsunterstützungsmotors 242 mit Bezug auf die Pedalkraft von dem erhöhten Zustand auf das ursprüngliche Verhältnis zurück. Als Folge wird das Verhältnis des Abtriebs des Antriebsunterstützungsmotors 242 mit Bezug auf die Pedalkraft verringert. Wenn Schritt S15 abgeschlossen ist, ist die Steuersequenz, welche mit dem Herunterschalten verbunden ist, beendet. Dieser Prozess der 8 wird ausgeführt, bevor ein nachfolgender Gangschaltvorgang stattfindet.
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Wenn ein nachfolgender Gangschaltvorgang vor Schritt S11 auftritt, nachdem ein Herunterschalten auf den nachfolgenden Gangschaltvorgang vollendet ist, kann die Unterstützungsleistungssteuereinheit 219 des Kontrollers 217 auf den Schritt S13 der 8 fortfahren. In diesem Falle kann das Verhältnis des Abtrieb des Antriebsunterstützungsmotors 242 mit Bezug auf die Pedalkraft größer sein, als das Verhältnis basierend auf nur einem Herunterschalten.
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Wenn eine nachfolgende Schaltbetätigung in Schritt S13 oder S14 auftritt, kann die Unterstützungsleistungssteuereinheit 219 des Kontrollers 217 das erhöhte Verhältnis des Abtriebes des Antriebsunterstützungsmotors 242 mit Bezug auf die Pedalkraft beibehalten und von Schritt S11 an wieder fortfahren. Wenn eine nachfolgende Schaltbetätigung in Schritt S15 auftritt, kann die Unterstützungsleistungssteuereinheit 219 des Kontrollers 217 den Ablauf des Schrittes S15 stoppen und das erhöhte Verhältnis des Abtriebes des Antriebsunterstützungsmotors 242 mit Bezug auf die Pedalkraft beibehalten und von Schritt S11 aus fortfahren.
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In Schritt S11 wird die Feststellung, ob das Herunterschalten vollendet ist, dadurch erreicht, dass basierend auf dem Detektionsergebnis des vorderen Gangpositionssensors 198f oder des hinteren Gangpositionssensors 198r und einer Feststellung, ob ein Herunterschalten noch nicht ausgeführt ist, erreicht. Jedoch ist es denkbar, eine Feststellung durchzuführen, ob ein Herunterschalten durchgeführt wurde. Zum Beispiel detektiert ein Potentiometer, welches normalerweise an der Kabelspule eines jeden des vorderen Gangschalters und des hinteren Gangschalters bereitgestellt ist, ob sich die Kabelspule in einer Aufwickelrichtung oder einer Freigaberichtung dreht. Basierend auf dem Ausgangssignal des Sensors kann festgestellt werden, ob eine Herunterschaltbetätigung vorliegt durch Feststellung, ob die Kabelspule in der Aufspulrichtung oder der Freigaberichtung gedreht wurde.
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Folglich kann selbst wenn die Transmission manuell ist, durch Erhöhen des Verhältnisses des Abtriebes des Antriebsunterstützungsmotors 242 mit Bezug auf die Pedalkraft zum Zeitpunkt des Herunterschaltens die Abnahme der Unterstützungskraft unterdrückt werden, selbst wenn die Pedalkraft des Fahrers abnimmt und der Fahrkomfort kann verbessert werden, auf dieselbe Weise wie bei der ersten Ausführungsform.
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Obwohl eine Ausführungsform einer Fahrradsteuerungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung hier zuvor dargestellt wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsformen und deren verschiedene Modifikationen begrenzt, die daran vollzogen werden können, ohne vom Fokus der Erfindung, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, abzuweichen.
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Bei der ersten Ausführungsform hat das Fahrrad 101 die Nabenschaltung 121 der innenliegenden Transmission 120, welche an dem Hinterrad 107 montiert ist. Stattdessen ist es denkbar, dass die Fahrradsteuerungseinrichtung an einem Fahrrad montiert wird, welches eine Transmission hat, die an der Kurbelwelle installiert ist und dazu konfiguriert ist, Gänge unter Verwendung eines Planetengetriebes zu wechseln.
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Obwohl in den vorangehend beschriebenen Ausführungsformen das Verhältnis des Abtriebs des Antriebsunterstützungsmotors mit Bezug auf die Pedalkraft von dem erhöhten Zustand auf seinen ursprünglichen Zustand zurückgesetzt wurde, wenn die Kurbeldrehgeschwindigkeit die festgelegte Kurbeldrehgeschwindigkeit überschreitet oder wenn die Fahrradgeschwindigkeit die festgelegte Fahrradgeschwindigkeit überschreitet, ist die Erfindung nicht darauf festgelegt, den Wert auf seinen Ursprungswert zurückzusetzen und auf keinen dieser zeitlichen Abläufe. Zum Beispiel kann, wie in 9 gezeigt, das Verhältnis des Antriebsunterstützungsmotors auf seinen ursprünglichen Wert zurückgesetzt werden, wenn eine festgelegte Zeitspanne abgelaufen ist, seitdem das Verhältnis erhöht wurde. Der Ablauf der festgelegten Zeitspanne kann mit dem Timer 126 gemessen werden, welcher im Kontroller 117 enthalten ist. Folglich, wenn die festgelegte Zeitspanne verwendet wird, wann das Verhältnis auf seinen ursprünglichen Wert zurückgesetzt werden soll, ist der Timer 126 ein Beispiel der Detektionssektion für den festgelegten Zustand oder den Detektor für den festgelegten Zustand. Folglich kann das Verhältnis des Abtriebs des Antriebsunterstützungsmotors mit Bezug auf die Pedalkraft auf seinen ursprünglichen Wert von dem erhöhten Wert zurückgesetzt werden, ohne eine Detektionssektion für einen festgelegten Wert bereitzustellen, separat von dem Kontroller zur Rückstellung des Verhältnisses. Abgesehen von Schritt S24 sind die in 9 gezeigten Betätigungen die gleichen, wie bei der ersten Ausführungsform.
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Bei den zuvor erklärten Ausführungsformen ist die Unterstützungsmotoreinheit 140 an das Vorderrad 106 befestigt. Es jedoch denkbar, eine Unterstützungsmotoreinheit an dem Hinterrad oder dem Rahmen bereitzustellen. Wenn die Unterstützungsmotoreinheit an dem Rahmen bereitgestellt wird, dann kann z. B. die Unterstützungsmotoreinheit am Unterrohr oder Sattelrohr befestigt werden und die Kurbel von vorderes Kettenblatt, die Kette oder das Hinterrad antreiben.
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Bei den vorangegangen erklärten Ausführungsformen steuert die Unterstützungsleistungssteuereinheit 119 oder 219 den Antriebsunterstützungsmotor 142 oder 242 basierend auf der Ausgabe des Pedalkraftsensors 95 oder 195, welcher das auf die Kurbelwelle wirkende Drehmoment misst. Anstelle des Pedalkraftsensors 95 oder 195 ist es denkbar, einen Sensor bereitzustellen, welcher die Niederdruckkraft eines Pedals detektiert oder einen Sensor, der die Kettenspannung detektiert. Die Unterstützungsleistungssteuereinheit 119 oder 219 könnte dann den Antriebsunterstützungsmotor 142 oder 242 basierend auf den Informationen eines solchen Sensors steuern.
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Bei den vorangegangen erklärten Ausführungsformen wird die innenliegende Transmission elektrisch angetrieben und die außenliegende Transmission ist kabelbetrieben. Jedoch ist es denkbar, dass die innenliegende Transmission kabelbetrieben ist. Es ist ebenso denkbar, dass die außenliegende Transmission elektrisch betrieben wird. Im Falle eines elektrischen Antriebs ist es denkbar das Verhältnis des Abtriebs des Antriebsunterstützungsmotors mit Bezug auf die Pedalkraft zu erhöhen, wenn ein Herunterschalten als vollendet festgestellt wird, nach dem festgestellt wurde das ein Herunterschalten begonnen hat. Im Falle von Kabelbetrieb ist es denkbar, dass das Verhältnis des Abtriebs des Antriebsunterstützungsmotors mit Bezug auf die Pedalkraft erhöht wird, wenn lediglich festgestellt wird dass das Herunterschalten vollendet ist. Auch ist es im Falle eines elektrischen Antriebs denkbar, dass das Feststellen das ein Herunterschalten begonnen hat unterlassen wird und das Verhältnis des Abtriebs des Antriebsunterstützungsmotors mit Bezug auf die Pedalkraft zu erhöhen, wenn lediglich festgestellt wird das ein Herunterschalten vollendet ist.
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Bei den vorangegangen erklärten Ausführungsformen ist es denkbar, die in 5, 8 und 9 dargestellten Steuerungen nur dann durchzuführen wenn eine Fahrradgeschwindigkeit gleich oder kleiner einer festgelegten Geschwindigkeit ist. Die festgelegte Geschwindigkeit kann zum Beispiel eine Geschwindigkeit sein, bei welcher ein Antriebsunterstützungsmotor gestoppt werden soll, z. B. 4 km/h.
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Bei den vorangegangen erklärten Ausführungsformen ist es denkbar das Verhältnis zu variieren, um welches das Verhältnis des Abtriebes des Antriebsunterstützungsmotors 142 mit Bezug auf die Pedalkraft erhöht wird, in Schritt S3 der 5, Schritt S13 der 8 und Schritt S3 der 9, abhängig davon ob die Reisegeschwindigkeit des Fahrrades kleiner oder gleich einer ersten Reisegeschwindigkeit ist, oder größer als die erste Reisegeschwindigkeit. Das Verhältnis des Abtriebs des Antriebsunterstützungsmotors 142 mit Bezug auf die Pedalkraft wird mehr erhöht, wenn die Reisegeschwindigkeit des Fahrrades gleich oder kleiner als die erste Reisegeschwindigkeit ist, als wie wenn die Reisegeschwindigkeit des Fahrrades größer ist, als die erste Reisegeschwindigkeit. In diesem Falle ist es ebenso denkbar, die in 5, 8 und 9 dargelegten Steuerungen bzw. Steuerbefehle nur dann auszuführen, wenn die Reisegeschwindigkeit des Fahrrades gleich oder kleiner als eine zweite Reisegeschwindigkeit ist, welche größer ist, als die erste Reisegeschwindigkeit.
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Bei den vorangehend erklärten Ausführungsformen ist der vordere Gangpositionssensor 198 an dem vorderen Gangschalter 190f und der hintere Gangpositionssensor 198r ist an dem hinteren Gangschalter 190r bereitgestellt. Jedoch ist es denkbar einen vorderen Gangpositionssensor an der vorderen Transmission und einen hinteren Gangpositionssensor an der hinteren Transmission bereitzustellen. In einem solchen Falle sind wenn die Transmission kabelbetrieben sind der vordere Gangpositionssensor und der hintere Gangpositionssensor z. B. dazu konfiguriert einen Winkel eines Vielgelenkelements in den Gelenkstrukturen der Transmissionen zu detektieren. Wenn die Transmissionen elektrisch angetrieben sind dann sind der vordere Gangpositionssensor und der hintere Gangpositionssensor dazu konfiguriert einen Drehwinkel eines Motors oder eines Getriebes zu detektieren welche dazu dienen die jeweilige Transmission anzutreiben.
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Während nur ausgewählte Ausführungsformen dazu ausgewählt wurden die vorliegende Erfindung zu beschreiben, ist es dem Fachmann von dieser Offenbarung ersichtlich, dass mehrere Änderungen und Modifikationen hieran gemacht werden können, ohne vom Geiste der Erfindung, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert wird abzuweichen. Zum Beispiel können die Größe, Form, Ort oder Ausrichtung von verschiedenen Komponenten geändert werden, wie benötigt und/oder gewünscht. Komponenten die direkt verbunden oder einander berührend dargestellt sind, können zwischengelagerte Strukturen dort dazwischen aufweisen. Die Funktionen von einem Element können durch zwei ausgeführt werden und anders herum. Die Strukturen und Funktionen einer Ausführungsform können für eine andere Ausführungsform angepasst werden. Es ist nicht notwendig, dass alle Vorteile in einer speziellen Ausführungsform zur selben Zeit vorliegen. Jedes Merkmal welches unterschiedlich und einzig von dem Stand der Technik ist, allein oder in Kombinationen mit anderen Merkmalen, kann ebenso als separate Beschreibung einer weiteren Erfindung durch die Anmelderin betrachtet werden, darin eingeschlossen die strukturellen und/oder funktionellen Konzepte die durch solche Merkmale ausgebildet werden. Demzufolge sind die vorangegangen gegebenen Beschreibungen der Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung nur zu Illustrationszwecken allein gegeben und nicht zum Zwecke der Begrenzung bzw. Limitierung der Erfindung wie sie durch die beigefügten Ansprüche und derer Äquivalente definiert ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2012-087075 [0001, 0001]
- JP 9-58569 [0003, 0004]
