JP2015221641A - 自転車用電動構成部品 - Google Patents

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Abstract

【課題】走行環境に応じたより細かい変速装置の制御を実現できる自転車用電動構成部品を提供する。【解決手段】自転車に搭載される制御ユニット50は、制御部52および加速度検知部56を含む。加速度検知部56は、自転車の加速度を検知する。制御部52は、加速度検知部56により検知される加速度に基づき、第1〜第3の変速条件からいずれか1つを選択し、選択された変速条件に基づいて変速装置のアクチュエーター46を制御する。【選択図】図2

Description

本発明は、変速装置を制御する自転車用電動構成部品に関する。
種々の条件に応じて自転車の変速装置を制御する自転車用電動構成部品が知られている。変速装置は、自転車の変速比を変更する。適切な変速比は、自転車の走行環境等に応じて異なる。例えば、自転車が坂道を登るとき、平坦な道を走行するときよりも変速比をシフトダウンした方が運転者の負担が小さくなる。このため、例えば、特許文献1に記載の自転車用電動構成部品は、自転車の速度およびペダルに加えられる人力と予め設定されている値との比較結果に基づいて変速装置を制御している。
特許第3284060号公報
上記自転車用電動構成部品は、予め設定されている値を用いて変速装置を制御している。一方、自転車の速度およびペダルに加えられる人力以外の他の走行に関する値を加味していない。このため、変速比の制御について改良の余地が残されている。
本発明の目的は、走行環境に応じたより細かい変速装置の制御を実現できる自転車用電動構成部品を提供することである。
〔1〕本発明の一形態に従う自転車用電動構成部品は、自転車に搭載される自転車用電動構成部品であって、前記自転車の変速装置を制御する制御部と、前記自転車の加速度を検知する加速度検知部とを含み、前記制御部は、少なくとも前記加速度検知部により検知される加速度に基づき、複数の変速条件からいずれかを選択し、前記選択された変速条件に基づいて前記変速装置の変速装置を制御する。
〔2〕前記自転車用電動構成部品の一形態によれば、前記自転車のペダルに加えられる人力を検知する人力検知部をさらに備え、前記制御部は、前記選択された変速条件および前記人力検知部により検知される人力に基づいて前記変速装置を制御する。
〔3〕前記自転車用電動構成部品の一形態によれば、前記制御部は、前記加速度検知部により検知される加速度に基づいて前記選択された変速条件を、異なる変速条件に変更する。
〔4〕前記自転車用電動構成部品の一形態によれば、前記複数の変速条件は、第1の変速条件を少なくとも含み、前記制御部は、前記加速度検知部により検知される加速度に基づき、前記自転車が実質的に安定した速度で走行していると判定した場合、前記第1の変速条件を選択する。
〔5〕前記自転車用電動構成部品の一形態によれば、前記複数の変速条件は、第2の変速条件を少なくとも含み、前記制御部は、前記加速度検知部により検知される加速度に基づき、前記自転車が実質的に加速していると判定した場合、前記第2の変速条件を選択する。
〔6〕前記自転車用電動構成部品の一形態によれば、前記複数の変速条件は、第3の変速条件を少なくとも含み、前記制御部は、前記加速度検知部により検知される加速度に基づき、前記自転車が実質的に減速していると判定した場合、前記第3の変速条件を選択する。
〔7〕前記自転車用電動構成部品の一形態によれば、前記複数の変速条件は、それぞれ少なくとも1つの判定値を含み、前記制御部は、前記人力検知部により検知される人力および前記少なくとも1つの判定値に基づいて前記変速装置を制御する。
〔8〕前記自転車用電動構成部品の一形態によれば、前記少なくとも1つの判定値は、第1の判定値を少なくとも含み、前記制御部は、前記人力検知部により検知される人力が、前記第1の判定値と同じ、または、前記第1の判定値よりも小さい場合、シフトアップするよう前記変速装置を制御する。
〔9〕前記自転車用電動構成部品の一形態によれば、前記少なくとも1つの判定値は、第2の判定値を少なくとも含み、前記制御部は、前記人力検知部により検知される人力が、前記第2の判定値と同じ、または、前記第2の判定値よりも大きい場合、シフトダウンするよう前記変速装置を制御する。
〔10〕前記自転車用電動構成部品の一形態によれば、前記少なくとも1つの判定値は、第1および第2の判定値を少なくとも含み、前記第1の判定値は前記第2の判定値よりも小さい。
〔11〕前記自転車用電動構成部品の一形態によれば、前記制御部は、手動変速指示入力部からの変速指示を受け付け可能であり、前記制御部は、前記手動変速指示入力部から受け付けた変速指示に基づき、シフトアップまたはシフトダウンするよう前記変速装置を制御し、かつ、前記少なくとも1つの判定値を、前記変速指示を受け付ける前とは異なる値に変更する。
〔12〕前記自転車用電動構成部品の一形態によれば、前記少なくとも1つの判定値は、第1の判定値を少なくとも含み、前記制御部は、前記人力検知部により検知される人力が、前記第1の判定値と同じ、または、前記第1の判定値よりも小さい場合、シフトアップするよう前記変速装置を制御し、前記変速装置をシフトアップさせるための第1の変速指示を受け付けると、シフトアップするよう前記変速装置を制御し、かつ、前記第1の判定値を、前記第1の変速指示を受け付ける前よりも大きい値に変更する。
〔13〕前記自転車用電動構成部品の一形態によれば、前記少なくとも1つの判定値は、第2の判定値を少なくとも含み、前記制御部は、前記人力検知部により検知される人力が、前記第2の判定値と同じ、または、前記第2の判定値よりも大きい場合、シフトダウンするよう前記変速装置を制御し、前記変速装置をシフトダウンさせるための第2の変速指示を受け付けると、シフトダウンするよう前記変速装置を制御し、かつ、前記第2の判定値を前記第2の変速指示を受け付ける前よりも小さい値に変更する。
〔14〕前記自転車用電動構成部品の一形態によれば、前記少なくとも1つの判定値は、第1および第2の判定値を少なくとも含み、前記第1の判定値の初期値は、前記第2の判定値の初期値よりも小さい。
〔15〕前記自転車用電動構成部品の一形態によれば、前記自転車の速度を検知する速度検知部をさらに含み、前記制御部は、前記人力検知部が前記人力を実質的に所定期間検知していない場合、前記自転車の速度に基づいて前記変速装置を制御する。
〔16〕前記自転車用電動構成部品の一形態によれば、前記速度検知部は、前記自転車のダイナモから出力される信号に基づいて前記自転車の速度を検知する。
〔17〕前記自転車用電動構成部品の一形態によれば、前記加速度検知部は、前記自転車のダイナモから出力される信号に基づいて前記自転車の加速度を検知する。
〔18〕前記自転車用電動構成部品の一形態によれば、前記加速度検知部は、前記自転車のダイナモから出力される信号に基づいて所定期間における前記自転車の加速度の平均値を検知する。
〔19〕前記自転車用電動構成部品の一形態によれば、前記人力検知部は、前記自転車のクランクの歪みに応じて変化する信号を出力する歪みセンサーから出力される信号に基づいて、前記自転車のペダルに加えられる人力を検知する。
〔20〕前記自転車用電動構成部品の一形態によれば、前記複数の変速条件を記憶する記憶部をさらに含む。
〔21〕本発明の別の一形態に従う自転車用電動構成部品は、自転車に搭載される自転車用電動構成部品であって、前記自転車の変速装置を制御する制御部と、前記自転車のペダルに加えられる人力を検知する人力検知部と、を含み、前記制御部は、手動変速指示入力部からの変速指示を受け付け可能であり、前記制御部は、前記人力検知部により検知される人力と、前記人力に基づいて前記変速装置を制御するための少なくとも1つの判定値に基づいて前記変速装置を制御し、前記手動変速指示入力部からの変速指示を受け付けると、シフトアップまたはシフトダウンするよう前記変速装置を制御し、かつ、前記少なくとも1つの判定値を、前記変速指示を受け付ける前とは異なる値に変更する。
〔22〕前記自転車用電動構成部品の一形態によれば、前記少なくとも1つの判定値は、第1の判定値を少なくとも含み、前記変速指示は、前記変速装置をシフトアップさせるための第1の変速指示を少なくとも含み、前記制御部は、前記手動変速指示入力部から前記第1の変速指示を受け付けると、シフトアップするよう前記変速装置を制御し、かつ、前記第1の判定値を、前記第1の変速指示を受け付ける前よりも大きい値に変更する。
〔23〕前記自転車用電動構成部品の一形態によれば、前記少なくとも1つの判定値は、第2の判定値を少なくとも含み、前記変速指示は、前記変速装置をシフトダウンさせるための第2の変速指示を少なくとも含み、前記制御部は、前記手動変速指示入力部から前記第2の変速指示を受け付けると、シフトダウンするよう前記変速装置を制御し、かつ、前記第2の判定値を、前記第2の変速指示を受け付ける前よりも小さい値に変更する。
〔24〕前記自転車用電動構成部品の一形態によれば、前記少なくとも1つの判定値は、第1および第2の判定値を少なくとも含み、前記第1の判定値の初期値は、前記第2の判定値の初期値よりも小さい。
自転車用電動構成部品によれば、走行環境に応じたより細かい変速装置の制御を実現できる。
実施形態の制御ユニットを搭載する自転車の正面図。 実施形態の制御ユニットの電気的な構成を示すブロック図。 実施形態の変速処理の手順を示すフローチャート。 実施形態の変速処理の実行態様の一例を示すタイミングチャート。
自転車10は、フレーム12、ハンドル14、前輪16、後輪18、駆動機構20、変速装置22、ダイナモ24、2つの歪みセンサー26、および、手動変速指示入力部28を含む。
駆動機構20は、左右のクランク30、クランク軸32、左右のペダル34、駆動スプロケット36、従動スプロケット38、および、チェーン40を含む。左右のクランク30は、1つのクランク軸32を介してフレーム12に対して回転可能にフレーム12に取り付けられている。ペダル34は、クランク30に対して回転可能にクランク30に取り付けられている。
駆動スプロケット36は、クランク軸32の外周に取り付けられている。従動スプロケット38は、後輪18の車軸42の外周に取り付けられている。チェーン40は、駆動スプロケット36と従動スプロケット38とに巻き掛けられている。ペダル34に加えられる人力によりクランク30が回転するとき、駆動スプロケット36、チェーン40、および、従動スプロケット38により、後輪18の車軸42が回転する。
ダイナモ24は、前輪16の車軸44と一体的に構成されている。ダイナモ24は、前輪16の回転数に応じた信号を出力する。
2つの歪みセンサー26は、それぞれ左右のクランク30に取り付けられている。2つの歪みセンサー26は、取り付けられているクランク30の歪みに応じた信号を出力する。左右のクランク30の歪みは、ペダル34に加えられる人力と相関している。このため、右の歪みセンサー26の出力は、右のペダル34に加えられる人力と相関している。左の歪みセンサー26の出力は、左のペダル34に加えられる人力と相関している。
手動変速指示入力部28は、ハンドル14に取り付けられている。手動変速指示入力部28は、運転者の操作に応じて変速指示信号を出力する。変速指示信号は、シフトアップを指示する第1の変速指示信号、および、シフトダウンを指示する第2の変速指示信号を含む。
変速装置22は、後輪18の車軸42と一体的に構成されている。変速装置22は、ハブと一体化された内装型のものである。変速装置22は、1段から8段までの変速段を含む。変速装置22は、アクチュエーター46(図2参照)と、アクチュエーター46によって動作する遊星歯車機構(図示略)を含む。アクチュエーター46は、例えば、モーターである。アクチュエーター46は、遊星歯車機構を構成する歯車の連結態様を変更することにより、自転車10の変速段、すなわち、変速比を変更する。
図2を参照して、自転車10に搭載される自転車用電動構成部品である制御ユニット50の構成について説明する。
制御ユニット50は、制御部52、人力検知部54、速度検知部56、加速度検知部58、および、記憶部60を含む。制御ユニット50は、ダイナモ24、2つの歪みセンサー26、手動変速指示入力部28、および、アクチュエーター46と、通信線により接続されている。
人力検知部54は、左右の歪みセンサー26から出力される信号に基づいて、自転車10の右のペダル34(図1参照)に加えられる人力FAおよび左のペダル34(図1参照)に加えられる人力FAを検知する。歪みセンサー26の出力は、クランク30(図1参照)の回転に応じて周期的に変動する。このため、人力検知部54は、例えば、歪みセンサー26の出力のピーク値を人力FAとして検知する。
速度検知部56は、自転車10のダイナモ24から出力される信号に基づいて自転車10の速度VAを検知する。ダイナモ24の出力は、前輪16(図1参照)の回転に応じて周期的に変動する。このため、速度検知部56は、ダイナモ24の出力から前輪16(図1参照)の所定期間あたりの回転数を速度VAとして検知する。
加速度検知部58は、速度検知部56により検知された速度VA変化に基づいて所定期間における速度変化を演算し、この速度変化の複数点における移動平均値を加速度DAとして検知する。
記憶部60は、制御部52により選択される複数の変速条件、および、停止時条件を記憶する。
複数の変速条件は、第1の変速条件、第2の変速条件、および、第3の変速条件を含む。複数の変速条件は、それぞれ1または2の判定値FXを含む。第1の変速条件は、第1の判定値FXA1、および、第2の判定値FXA2を含む。第1の判定値FXA1の初期値は、第2の判定値FXA2の初期値よりも小さい。第2の変速条件は、第1の判定値FXBを含む。第3の変速条件は、第2の判定値FXCを含む。第1の判定値FXA1の初期値、第2の判定値FXA2の初期値、第1の判定値FXBの初期値、および、第2の判定値FXCの初期値は、互いに異なっている。なお、記憶部60は、各判定値FXの初期値を記憶している。
制御部52は、人力検知部54、速度検知部56、加速度検知部58、および、記憶部60から入力される信号に基づいて自転車10の変速装置22を制御する変速処理を実行する。
図3を参照して、制御部52により実行される変速処理の手順について説明する。
制御部52は、ステップS11において、クランク30が停止しているか否かを判定する。具体的には、制御部52は、人力検知部54が左右の歪みセンサー26の少なくとも一方から人力FAを実質的に所定期間、例えば2秒にわたり検知していないとき、クランク30が停止している旨を判定する。
制御部52は、ステップS11において、クランク30が停止していない旨判定した場合、ステップS12において、加速度検知部58から加速度DAを取得する。次に、制御部52は、ステップS13において、加速度DAに基づいて、記憶部60に記憶されている第1〜第3の変速条件からいずれか1つを選択し、変速条件を変更する。
具体的には、制御部52は、加速度DAが第1の所定値DX1よりも小さく、かつ、第2の所定値DX2よりも大きいとき、すなわち、自転車10が実質的に安定した速度で走行していると判定した場合、第1の変速条件を選択する。第1の所定値DX1としては、例えば、「1」を採用することができる。第2の所定値DX2としては、例えば、「−1」を採用することができる。
制御部52は、加速度DAが第1の所定値DX1と同じまたは所定値DX1よりも大きいとき、すなわち、自転車10が実質的に加速していると判定した場合、第2の変速条件を選択する。
制御部52は、加速度DAが第2の所定値DX2と同じまたは所定値DX2よりも小さいとき、すなわち、自転車10が実質的に減速していると判定した場合、第3の変速条件を選択する。
次に、制御部52は、ステップS14において、人力検知部54から人力FAを取得する。次に、制御部52は、ステップS15において、選択された変速条件および人力FAに基づいて変速条件が成立しているか否かを判定する。次に、制御部52は、ステップS16において、人力FAと判定値FXとの比較結果に基づいて、変速制御信号を生成し、生成した変速制御信号をアクチュエーター46に出力する。変速制御信号は、変速装置22の変速段をシフトアップさせるためのシフトアップ信号S1(第1の変速制御信号)および変速段をシフトダウンさせるためのシフトダウン信号S2(第2の変速制御信号)を含む。ここで、「変速装置22の変速段をシフトアップさせる」とは、変速装置22の変速比が大きくなるように変速装置22を制御することを意味し、「変速装置22の変速段をシフトダウンさせる」とは、変速装置22の変速比が小さくなるように変速装置22を制御することを意味する。
具体的には、制御部52は、第1の変速条件が選択されているとき、かつ、人力FAが第1の判定値FXA1と同じまたは第1の判定値FXA1よりも小さい旨判定したとき、シフトアップ信号S1を生成する。
制御部52は、第1の変速条件が選択されているとき、かつ、人力FAが第2の判定値FXA2と同じまたは第2の判定値FXA2よりも大きい旨判定したとき、シフトダウン信号S2を生成する。
制御部52は、第2の変速条件が選択されているとき、かつ、人力FAが第1の判定値FXBと同じまたは第1の判定値FXBよりも小さい旨判定したとき、シフトアップ信号S1を生成する。
制御部52は、第3の変速条件が選択されているとき、かつ、人力FAが第2の判定値FXCと同じまたは第2の判定値FXCよりも大きい旨判定したとき、シフトダウン信号S2を生成する。
次に、制御部52は、ステップS17において、手動変速指示入力部28からの変速指示信号を検知したか否かを判定する。制御部52は、変速指示信号を検知していない旨判定したとき、本処理を終了する。一方、制御部52は、変速指示信号を検知した旨判定したとき、ステップS18において、判定値FXを、変速指示信号を受け付ける前とは異なる値に変更し、シフトアップ信号S1またはシフトダウン信号S2を生成して本処理を終了する。制御部52によって生成されたシフトアップ信号S1またはシフトダウン信号S2は、制御部52からアクチュエーター46に出力される。
具体的には、制御部52は、第1の変速指示信号を検知したとき、シフトアップ信号S1を生成する。また、制御部52は、第1の変速指示信号を検知したとき、かつ、第1の変速条件が選択されているとき、第1の判定値FXA1を大きくする。制御部52は、第1の変速指示信号を検知したとき、かつ、第2の変速条件が選択されているとき、第1の判定値FXBを大きくする。
制御部52は、第2の変速指示信号を検知したとき、シフトダウン信号S2を生成する。また、制御部52は、第2の変速指示信号を検知したとき、かつ、第1の変速条件が選択されているとき、第2の判定値FXA2を小さくする。第2の変速指示信号を検知したとき、かつ、第3の変速条件が選択されているとき、第2の判定値FXCを小さくする。
なお、制御部52は、各判定値FXを変更したとき、変更後の判定値FXを各変速条件と対応させて記憶部60に記憶させる。記憶部60は、変更された判定値FXを記憶しているとき、変速条件が選択されたときに変更後の判定値FXを制御部52に出力する。制御部52は、自転車10が所定期間にわたり停止している旨を判定したとき、記憶部60から変更後の判定値FXを消去する。
制御部52は、ステップS11において、クランク30が停止している旨判定した場合、ステップS19に進み、停止時条件を選択する。次に、制御部52は、ステップS20において、人力検知部54から速度VAを取得する。次に、制御部52は、ステップS21において、停止時条件および速度VAに基づいて停止時条件が成立しているか否かを判定する。次に、制御部52は、ステップS22において、速度VAとの比較結果に基づいて、シフトアップ信号S1またはシフトダウン信号S2を生成して本処理を終了する。制御部52によって生成されたシフトアップ信号S1またはシフトダウン信号S2は、制御部52からアクチュエーター46に出力される。
制御部52は、例えば、以下のように速度VAが高くなるほど変速段がシフトアップするようにシフトアップ信号S1またはシフトダウン信号S2を生成する。なお、「VX1<VX2<VX3<VX4<VX5」の関係が成立する。また、第1の速度VX1としては、例えば、時速0kmを設定することができる。
制御部52は、速度VAが第1の速度VX1と同じまたは第1の速度VX1よりも大きく、かつ、第2の速度VX2よりも小さくなったとき、変速装置22の変速段を「5段」にするためのシフトアップ信号S1またはシフトダウン信号S2を生成する。
制御部52は、速度VAが第2の速度VX2と同じまたは第2の速度VX2よりも大きく、かつ、第3の速度VX3よりも小さくなったとき、変速装置22の変速段を「6段」にするためのシフトアップ信号S1またはシフトダウン信号S2を生成する。
制御部52は、速度VAが第3の速度VX3と同じまたは第3の速度VX3よりも大きく、かつ、第4の速度VX4よりも小さくなったとき、変速装置22の変速段を「7段」にするためのシフトアップ信号S1またはシフトダウン信号S2を生成する。
制御部52は、速度VAが第4の速度VX4と同じまたは第4の速度VX4よりも大きく、かつ、第5の速度VX5よりも小さくなったとき、変速装置22の変速段を「8段」にするためのシフトアップ信号S1またはシフトダウン信号S2を生成する。
図4を参照して、制御部52により実行される変速処理の実行態様の一例について説明する。なお、図4(b)の人力FAは、左右の人力FAの平均値を示している。
時刻t10〜時刻t12の期間TX1は、加速度DAが第1の所定値DX1以上であることに基づいて、第2の変速条件が選択されている。期間TX1において、人力FAが第1の判定値FXB以下になるとき、制御部52は、シフトアップ信号S1を生成する。
時刻t11は、期間TX1において第1の変速指示が検知された時刻を示す。このとき、制御部52は、第1の変速指示を受け付けることにより、シフトアップ信号S1を生成する。これにより、変速装置22が変速段をシフトアップする(変速比を大きくする)。また、制御部52は、第1の判定値FXBを第1の変速指示を受け付ける前よりも大きい値に変更する。
時刻t12〜時刻t13の期間TX2は、加速度DAが第1の所定値DX1よりも小さく、かつ、第2の所定値DX2以上であることに基づいて、第1の変速条件が選択されている。期間TX2において、人力FAが第1の判定値FXA1と同じまたは第1の判定値FXA1よりも小さくなるとき、制御部52は、シフトアップ信号S1を生成する。これにより、変速装置22が変速段をシフトアップする。期間TX2において、人力FAが第2の判定値FXA2と同じまたは第2の判定値FXA2よりも大きくなるとき、制御部52は、シフトダウン信号S2を生成する。これにより、変速装置22が変速段をシフトダウンする(変速比を小さくする)。
時刻t13〜時刻t15の期間TX3は、加速度DAが第2の所定値DX2よりも小さいことに基づいて、第3の変速条件が選択されている。期間TX3において、人力FAが第2の判定値FXCと同じまたは第2の判定値FXCよりも大きくなるとき、制御部52は、シフトダウン信号S2を生成する。これにより、変速装置22が変速段をシフトダウンする。
時刻t14は、第3の期間において第2の変速指示が検知された時刻を示す。このとき、制御部52は、第2の変速指示を受け付けることにより、シフトダウン信号S2を生成する。これにより、変速装置22が変速段をシフトダウンする。また、制御部52は、第2の判定値FXCを第2の変速指示を受け付ける前よりも小さい値に変更する。
制御ユニット50の作用について説明する。
制御部52は、加速度DAに基づいて自転車10が実質的に安定した速度VAで走行していると判定した場合、第1の変速条件を選択する。人力FAが第1の判定値FXA1と同じまたは第1の判定値FXA1よりも大きくなることにより、制御部52はシフトダウン信号S2を生成する。また、人力FAが第2の判定値FXA2と同じまたは第2の判定値FXA2よりも小さくなることにより、制御部52はシフトアップ信号S1を生成する。このため、第1の変速条件が選択されているとき、人力FAが第1の判定値FXA1と第2の判定値FXA2との間になるように変速装置22が制御される。
制御部52は、加速度DAに基づいて自転車10が実質的に加速していると判定した場合、第2の変速条件を選択する。人力FAが第1の判定値FXBと同じまたは第1の判定値FXBよりも小さくなることにより、制御部52は変速段をシフトアップさせる。このため、第2の変速条件が選択されているとき、人力FAが第1の判定値FXBよりも小さくならないように変速装置22が制御される。
制御部52は、加速度DAに基づいて自転車10が実質的に減速していると判定した場合、第3の変速条件を選択する。人力FAが第2の判定値FXCと同じまたは第2の判定値FXCよりも大きくなることにより、制御部52は変速段をシフトダウンさせる。このため、第3の変速条件が選択されているとき、人力FAが第2の判定値FXCよりも大きくならないように変速装置22が制御される。
制御ユニット50は以下の効果を奏する。
(1)制御部52は、加速度DAに基づき、第1〜第3の変速条件からいずれか1つを選択し、選択された変速条件に基づいて変速装置22を制御する。第1〜第3の変速条件は、それぞれ異なる判定値FXを含む。このため、例えば、常に同一の値を用いて変速装置22を制御する構成と比較して、より細かく変速装置22を制御できる。このため、自転車10の走行環境に応じたより細かい変速装置22の制御を実現できる。
(2)制御部52は、加速度DAに基づいて自転車10が実質的に安定した速度VAで走行していると判定した場合、人力FAが第1の判定値FXA1と第2の判定値FXA2との間になるように変速装置22を制御する。このため、人力FAが適切な値に収束するように変速比を変更することができる。このため、運転者は常に所定の範囲の人力FAにより自転車10を漕ぐことができる。
(3)制御部52は、加速度DAに基づいて自転車10が実質的に加速していると判定した場合、人力FAが第1の判定値FXBよりも小さくならないように変速装置22を制御する。このため、運転者は、自転車10を加速しているときにペダル34に適切に人力を加えることができる。
(4)制御部52は、加速度DAに基づいて自転車10が実質的に減速していると判定した場合、人力FAが第2の判定値FXCよりも大きくならないように変速装置22を制御する。このため、自転車10を減速しているとき、例えば、登坂において運転者のペダル34を漕ぐ負荷が過度に大きくなることを抑制できる。
(5)制御部52は、手動変速指示入力部28から受け付けた第1の変速指示に基づき、シフトアップするよう変速装置22を制御し、第2の変速指示に基づき、シフトダウンするよう変速装置22を制御する。このため、運転者の意志を反映した変速装置22の制御を行うことができる。
(6)制御部52は、第1の変速指示を受け付けると、第1の判定値FXA1、FXBを、第1の変速指示を受け付ける前よりも大きい値に変更する。このため、人力FAの低下による変速装置22のシフトアップが行われやすくなる。このため、運転者の意志をより反映した変速装置22の制御を行うことができる。
(7)制御部52は、第2の変速指示を受け付けると、第2の判定値FXA2、FXCを、第2の変速指示を受け付ける前よりも小さい値に変更する。このため、人力FAの上昇による変速装置22のシフトダウンが行われやすくなる。このため、運転者の意志をより反映した変速装置22の制御を行うことができる。
(8)制御部52は、人力検知部54が人力FAを実質的に所定期間検知していない場合、速度VAに基づいて変速装置22を制御する。このため、運転者が自転車10を漕いでいないときにも変速比を速度VAに適したものに制御することができる。
(9)運転者が一方のペダル34に体重をかける等して他方のペダル34側の人力FAが検知されないことがある。制御部52は、左右の人力検知部54の少なくとも一方が人力FAを実質的に所定期間にわたり検知していないとき、クランク30が停止している旨を判定する。このため、誤ってクランク30が停止している旨判定されることを抑制できる。
本制御ユニットが取り得る具体的な形態は、上記実施形態に例示された形態に限定されない。本制御ユニットは、上記実施形態とは異なる各種の形態を取り得る。以下に示される上記実施形態の変形例は、本制御ユニットが取り得る各種の形態の一例である。
・人力FA以外の自転車10の走行状態に基づいて変速装置22を制御することもできる。自転車10の走行状態としては、例えば、クランク30の回転数、および、速度VAが挙げられる。クランク30の回転数に基づいて変速装置22を制御する場合、第1〜第3変速条件は、クランク30の回転数と対応する判定値を含む。また、速度VAに基づいて変速装置22を制御する場合、第1〜第3変速条件は、速度VAと対応する判定値を含む。この変形例においても、常に同一の条件により変速装置22を制御する構成と比較して、より細かく変速装置22を制御できる。このため、自転車10の走行環境に応じたより細かい変速比の制御を実現できる。
・第2の変速条件に第2の判定値FXDを含むこともできる。この場合、制御部52は、第2の変速条件が選択されているとき、かつ、人力FAが第2の判定値FXDと同じまたは第2の判定値FXDよりも小さいとき、シフトダウン信号S2を生成する。
・第3の変速条件に第1の判定値FXEを含むこともできる。この場合、制御部52は、第3の変速条件が選択されているとき、かつ、人力FAが第1の判定値FXEと同じまたは第1の判定値FXEよりも大きいとき、シフトアップ信号S1を生成する。
・第1の変速条件から第1の判定値FXA1および第2の判定値FXA2の一方を省略することもできる。第1の判定値FXA1を省略する場合、第1の変速条件が成立しているとき、変速処理のステップS16においてシフトダウン信号S2のみが生成される。第2の判定値FXA2を省略する場合、第1の変速条件が成立しているとき、変速処理のステップS16においてシフトアップ信号S1のみが生成される。
・第1の判定値FXA1の初期値と第1の判定値FXBの初期値を同一のものにすることもできる。
・第2の判定値FXA2の初期値と第2の判定値FXCの初期値を同一のものにすることもできる。
・制御部52は、変速指示信号を検知したとき、そのときに選択されている変速条件の判定値FXのみを変更しているが、全ての変速条件の判定値FXを変更することもできる。例えば、第1の変速信号が検知されたとき、制御部52は、いずれの変速条件が選択されているときであっても、第1の判定値FXA1,FXBを大きくする。また、第2の変速信号が検知されたとき、制御部52は、いずれの変速条件が選択されているときであっても、第2の判定値FXA2,FXCを小さくする。
・制御部52は、第1の変速信号が検知されたとき、第1の判定値FXA1,FXBを小さくすることもできる。
・制御部52は、第2の変速信号が検知されたとき、第2の判定値FXA2,FXCを大きくすることもできる。
・制御ユニット50は、変更後の各判定値FXを運転者が消去できる操作部を含むこともできる。
・制御ユニット50は、各判定値FXの初期値を運転者が設定できる入力部を含むこともできる。
・第1〜第3の変速条件のうちの1つを省略することもできる。
・停止時変速条件を省略することもできる。この場合、クランク30が停止しているときも加速度DAに基づいて第1〜第3の変速条件が選択されるようにすることもできる。
・歪みセンサーに代えて、クランク30とクランク軸32との間に配置されるトルクセンサーを採用し、トルクセンサーの出力に基づいて人力FAを検知することもできる。要するに、ペダル34に加えられる人力に応じた信号を出力するセンサーであれば、いずれのセンサーを採用することもできる。
・ダイナモに代えて、前輪16、または、後輪18の回転数に応じた信号を出力する回転数センサーを採用し、回転数センサーの出力に基づいて速度VAおよび加速度DAを検知することもできる。要するに、自転車10の速度に応じた信号を出力するセンサーであれば、いずれのセンサーを採用することもできる。
・加速度検知部58を、速度VAを微分することにより、加速度DAを検知するように変更することもできる。
・自転車10に加速度に応じた信号を出力する加速度センサーを搭載することもできる。この場合、加速度検知部58を、加速度センサーの出力に基づいて加速度DAを検知するように変更することもできる。
・変速装置22を、変速比を連続的に変更することのできる無段変速装置に変更することもできる。また、変速装置22を、外装型の変速装置に変更することもできる。要するに、自転車10の変速比を変更することのできる変速装置であればいずれの変速装置を採用することもできる。
・制御ユニット50を、変速装置22と一体化したものに変更することもできる。
・制御ユニット50を、ダイナモ24、2つの歪みセンサー26、手動変速指示入力部28、および、アクチュエーター46のいずれか1つと、無線通信により接続することもできる。
10…自転車
22…変速装置
24…ダイナモ
26…歪みセンサー
28…手動変速指示入力部
30…クランク
34…ペダル
50…制御ユニット(自転車用電動構成部品)
52…制御部
54…人力検知部
56…速度検知部
58…加速度検知部
60…記憶部
VA…速度
DA…加速度
FA…人力
FXA1,FXB…第1の判定値
FXA2,FXC…第2の判定値
〔1〕本発明の一形態に従う自転車用電動構成部品は、自転車に搭載される自転車用電動構成部品であって、前記自転車の変速装置を制御する制御部と、前記自転車の加速度を検知する加速度検知部と、前記自転車のペダルに加えられる人力を検知する人力検知部と、を含み、前記制御部は、少なくとも前記加速度検知部により検知される加速度に基づき、複数の変速条件からいずれか1つを選択し、前記選択された変速条件および前記人力検知部により検知される人力に基づいて前記変速装置を制御し、前記複数の変速条件は、それぞれ少なくとも1つの判定値を含み、前記制御部は、前記人力検知部により検知される人力と前記少なくとも1つの判定値との比較結果に基づいてシフトアップまたはシフトダウンするよう前記変速装置を制御する
〔2〕前記自転車用電動構成部品の一形態によれば、前記少なくとも1つの判定値は、第1の判定値を少なくとも含み、前記制御部は、前記人力検知部により検知される人力が、前記第1の判定値と同じ、または、前記第1の判定値よりも小さい場合、シフトアップするよう前記変速装置を制御する。
〔3〕前記自転車用電動構成部品の一形態によれば、前記少なくとも1つの判定値は、第2の判定値を少なくとも含み、前記制御部は、前記人力検知部により検知される人力が、前記第2の判定値と同じ、または、前記第2の判定値よりも大きい場合、シフトダウンするよう前記変速装置を制御する。
〔4〕前記自転車用電動構成部品の一形態によれば、前記少なくとも1つの判定値は、第1および第2の判定値を少なくとも含み、前記第1の判定値は前記第2の判定値よりも小さい。
〔5〕前記自転車用電動構成部品の一形態によれば、前記制御部は、手動変速指示入力部からの変速指示を受け付け可能であり、前記制御部は、前記手動変速指示入力部から受け付けた変速指示に基づき、シフトアップまたはシフトダウンするよう前記変速装置を制御し、かつ、前記少なくとも1つの判定値を、前記変速指示を受け付ける前とは異なる値に変更する。
〔6〕前記自転車用電動構成部品の一形態によれば、前記少なくとも1つの判定値は、第1の判定値を少なくとも含み、前記制御部は、前記人力検知部により検知される人力が、前記第1の判定値と同じ、または、前記第1の判定値よりも小さい場合、シフトアップするよう前記変速装置を制御し、前記変速装置をシフトアップさせるための第1の変速指示を受け付けると、シフトアップするよう前記変速装置を制御し、かつ、前記第1の判定値を、前記第1の変速指示を受け付ける前よりも大きい値に変更する。
〔7〕前記自転車用電動構成部品の一形態によれば、前記少なくとも1つの判定値は、第2の判定値を少なくとも含み、前記制御部は、前記人力検知部により検知される人力が、前記第2の判定値と同じ、または、前記第2の判定値よりも大きい場合、シフトダウンするよう前記変速装置を制御し、前記変速装置をシフトダウンさせるための第2の変速指示を受け付けると、シフトダウンするよう前記変速装置を制御し、かつ、前記第2の判定値を前記第2の変速指示を受け付ける前よりも小さい値に変更する。
〔8〕前記自転車用電動構成部品の一形態によれば、前記少なくとも1つの判定値は、第1および第2の判定値を少なくとも含み、前記第1の判定値の初期値は、前記第2の判定値の初期値よりも小さい。
〔9〕本発明の一形態に従う自転車用電動構成部品は、自転車に搭載される自転車用電動構成部品であって、前記自転車の変速装置を制御する制御部と、前記自転車の加速度を検知する加速度検知部と、前記自転車のペダルに加えられる人力を検知する人力検知部と前記自転車の速度を検知する速度検知部と、を含み、前記制御部は、少なくとも前記加速度検知部により検知される加速度に基づき、複数の変速条件からいずれか1つを選択し、前記選択された変速条件および前記人力検知部により検知される人力に基づいて前記変速装置を制御し、前記人力検知部が前記人力を実質的に所定期間検知していない場合、前記自転車の速度に基づいて前記変速装置を制御する。
〔10〕前記自転車用電動構成部品の一形態によれば、前記速度検知部は、前記自転車のダイナモから出力される信号に基づいて前記自転車の速度を検知する。
〔11〕前記自転車用電動構成部品の一形態によれば、前記制御部は、前記加速度検知部により検知される加速度に基づいて前記選択された変速条件を、異なる変速条件に変更する。
〔12〕前記自転車用電動構成部品の一形態によれば、前記複数の変速条件は、第1の変速条件を少なくとも含み、前記制御部は、前記加速度検知部により検知される加速度に基づき、前記自転車が実質的に安定した速度で走行していると判定した場合、前記第1の変速条件を選択する。
〔13〕前記自転車用電動構成部品の一形態によれば、前記複数の変速条件は、第2の変速条件を少なくとも含み、前記制御部は、前記加速度検知部により検知される加速度に基づき、前記自転車が実質的に加速していると判定した場合、前記第2の変速条件を選択する。
〔14〕前記自転車用電動構成部品の一形態によれば、前記複数の変速条件は、第3の変速条件を少なくとも含み、前記制御部は、前記加速度検知部により検知される加速度に基づき、前記自転車が実質的に減速していると判定した場合、前記第3の変速条件を選択する。
〔15〕前記自転車用電動構成部品の一形態によれば、前記加速度検知部は、前記自転車のダイナモから出力される信号に基づいて前記自転車の加速度を検知する。
〔16〕前記自転車用電動構成部品の一形態によれば、前記加速度検知部は、前記自転車のダイナモから出力される信号に基づいて所定期間における前記自転車の加速度の平均値を検知する。
〔17〕前記自転車用電動構成部品の一形態によれば、前記人力検知部は、前記自転車のクランクの歪みに応じて変化する信号を出力する歪みセンサーから出力される信号に基づいて、前記自転車のペダルに加えられる人力を検知する。
〔18〕前記自転車用電動構成部品の一形態によれば、前記複数の変速条件を記憶する記憶部をさらに含む。
〔19〕本発明の別の一形態に従う自転車用電動構成部品は、自転車に搭載される自転車用電動構成部品であって、前記自転車の変速装置を制御する制御部と、前記自転車のペダルに加えられる人力を検知する人力検知部と、を含み、前記制御部は、手動変速指示入力部からの変速指示を受け付け可能であり、前記制御部は、前記人力検知部により検知される人力と、前記人力に基づいて前記変速装置を制御するための少なくとも1つの判定値に基づいて前記変速装置を制御し、前記手動変速指示入力部からの変速指示を受け付けると、シフトアップまたはシフトダウンするよう前記変速装置を制御し、かつ、前記少なくとも1つの判定値を、前記変速指示を受け付ける前とは異なる値に変更する。
〔20〕前記自転車用電動構成部品の一形態によれば、前記少なくとも1つの判定値は、第1の判定値を少なくとも含み、前記変速指示は、前記変速装置をシフトアップさせるための第1の変速指示を少なくとも含み、前記制御部は、前記手動変速指示入力部から前記第1の変速指示を受け付けると、シフトアップするよう前記変速装置を制御し、かつ、前記第1の判定値を、前記第1の変速指示を受け付ける前よりも大きい値に変更する。
21〕前記自転車用電動構成部品の一形態によれば、前記少なくとも1つの判定値は、第2の判定値を少なくとも含み、前記変速指示は、前記変速装置をシフトダウンさせるための第2の変速指示を少なくとも含み、前記制御部は、前記手動変速指示入力部から前記第2の変速指示を受け付けると、シフトダウンするよう前記変速装置を制御し、かつ、前記第2の判定値を、前記第2の変速指示を受け付ける前よりも小さい値に変更する。
〔22〕前記自転車用電動構成部品の一形態によれば、前記少なくとも1つの判定値は、第1および第2の判定値を少なくとも含み、前記第1の判定値の初期値は、前記第2の判定値の初期値よりも小さい。

Claims (24)

  1. 自転車に搭載される自転車用電動構成部品であって、
    前記自転車の変速装置を制御する制御部と、
    前記自転車の加速度を検知する加速度検知部と、
    を含み、
    前記制御部は、少なくとも前記加速度検知部により検知される加速度に基づき、複数の変速条件からいずれか1つを選択し、前記選択された変速条件に基づいて前記変速装置を制御する
    自転車用電動構成部品。
  2. 前記自転車のペダルに加えられる人力を検知する人力検知部をさらに備え、
    前記制御部は、前記選択された変速条件および前記人力検知部により検知される人力に基づいて前記変速装置を制御する
    請求項1に記載の自転車用電動構成部品。
  3. 前記制御部は、前記加速度検知部により検知される加速度に基づいて前記選択された変速条件を、異なる変速条件に変更する
    請求項1または2に記載の自転車用電動構成部品。
  4. 前記複数の変速条件は、第1の変速条件を少なくとも含み、
    前記制御部は、前記加速度検知部により検知される加速度に基づき、前記自転車が実質的に安定した速度で走行していると判定した場合、前記第1の変速条件を選択する
    請求項1〜3のいずれか一項に記載の自転車用電動構成部品。
  5. 前記複数の変速条件は、第2の変速条件を少なくとも含み、
    前記制御部は、前記加速度検知部により検知される加速度に基づき、前記自転車が実質的に加速していると判定した場合、前記第2の変速条件を選択する
    請求項1〜4のいずれか一項に記載の自転車用電動構成部品。
  6. 前記複数の変速条件は、第3の変速条件を少なくとも含み、
    前記制御部は、前記加速度検知部により検知される加速度に基づき、前記自転車が実質的に減速していると判定した場合、前記第3の変速条件を選択する
    請求項1〜5のいずれか一項に記載の自転車用電動構成部品。
  7. 前記複数の変速条件は、それぞれ少なくとも1つの判定値を含み、
    前記制御部は、前記人力検知部により検知される人力および前記少なくとも1つの判定値に基づいて前記変速装置を制御する
    請求項2、または、請求項2を直接的または間接的に引用する請求項3〜6のいずれか一項に記載の自転車用電動構成部品。
  8. 前記少なくとも1つの判定値は、第1の判定値を少なくとも含み、
    前記制御部は、前記人力検知部により検知される人力が、前記第1の判定値と同じ、または、前記第1の判定値よりも小さい場合、シフトアップするよう前記変速装置を制御する
    請求項7に記載の自転車用電動構成部品。
  9. 前記少なくとも1つの判定値は、第2の判定値を少なくとも含み、
    前記制御部は、前記人力検知部により検知される人力が、前記第2の判定値と同じ、または、前記第2の判定値よりも大きい場合、シフトダウンするよう前記変速装置を制御する
    請求項7または8に記載の自転車用電動構成部品。
  10. 前記少なくとも1つの判定値は、第1および第2の判定値を少なくとも含み、
    前記第1の判定値は前記第2の判定値よりも小さい
    請求項7〜9のいずれか一項に記載の自転車用電動構成部品。
  11. 前記制御部は、手動変速指示入力部からの変速指示を受け付け可能であり、
    前記制御部は、前記手動変速指示入力部から受け付けた変速指示に基づき、シフトアップまたはシフトダウンするよう前記変速装置を制御し、かつ、前記少なくとも1つの判定値を、前記変速指示を受け付ける前とは異なる値に変更する
    請求項7に記載の自転車用電動構成部品。
  12. 前記少なくとも1つの判定値は、第1の判定値を少なくとも含み、
    前記制御部は、前記人力検知部により検知される人力が、前記第1の判定値と同じ、または、前記第1の判定値よりも小さい場合、シフトアップするよう前記変速装置を制御し、前記変速装置をシフトアップさせるための第1の変速指示を受け付けると、シフトアップするよう前記変速装置を制御し、かつ、前記第1の判定値を、前記第1の変速指示を受け付ける前よりも大きい値に変更する
    請求項11に記載の自転車用電動構成部品。
  13. 前記少なくとも1つの判定値は、第2の判定値を少なくとも含み、
    前記制御部は、前記人力検知部により検知される人力が、前記第2の判定値と同じ、または、前記第2の判定値よりも大きい場合、シフトダウンするよう前記変速装置を制御し、前記変速装置をシフトダウンさせるための第2の変速指示を受け付けると、シフトダウンするよう前記変速装置を制御し、かつ、前記第2の判定値を前記第2の変速指示を受け付ける前よりも小さい値に変更する
    請求項11または12に記載の自転車用電動構成部品。
  14. 前記少なくとも1つの判定値は、第1および第2の判定値を少なくとも含み、
    前記第1の判定値の初期値は、前記第2の判定値の初期値よりも小さい
    請求項11〜12のいずれか一項に記載の自転車用電動構成部品。
  15. 前記自転車の速度を検知する速度検知部をさらに含み、
    前記制御部は、前記人力検知部が前記人力を実質的に所定期間検知していない場合、前記自転車の速度に基づいて前記変速装置を制御する
    請求項2、または、請求項2を直接的または間接的に引用する請求項3〜14のいずれか一項に記載の自転車用電動構成部品。
  16. 前記速度検知部は、前記自転車のダイナモから出力される信号に基づいて前記自転車の速度を検知する
    請求項15に記載の自転車用電動構成部品。
  17. 前記加速度検知部は、前記自転車のダイナモから出力される信号に基づいて前記自転車の加速度を検知する
    請求項1〜16のいずれか一項に記載の自転車用電動構成部品。
  18. 前記加速度検知部は、前記自転車のダイナモから出力される信号に基づいて所定期間における前記自転車の加速度の平均値を検知する
    請求項17に記載の自転車用電動構成部品。
  19. 前記人力検知部は、前記自転車のクランクの歪みに応じて変化する信号を出力する歪みセンサーから出力される信号に基づいて、前記自転車のペダルに加えられる人力を検知する
    請求項2、または、請求項2を直接的または間接的に引用する請求項3〜18のいずれか一項に記載の自転車用電動構成部品。
  20. 前記複数の変速条件を記憶する記憶部をさらに含む
    請求項1〜19のいずれか一項に記載の自転車用電動構成部品。
  21. 自転車に搭載される自転車用電動構成部品であって、
    前記自転車の変速装置を制御する制御部と、
    前記自転車のペダルに加えられる人力を検知する人力検知部と、
    を含み、
    前記制御部は、手動変速指示入力部からの変速指示を受け付け可能であり、
    前記制御部は、前記人力検知部により検知される人力と、前記人力に基づいて前記変速装置を制御するための少なくとも1つの判定値に基づいて前記変速装置を制御し、前記手動変速指示入力部からの変速指示を受け付けると、シフトアップまたはシフトダウンするよう前記変速装置を制御し、かつ、前記少なくとも1つの判定値を、前記変速指示を受け付ける前とは異なる値に変更する
    自転車用電動構成部品。
  22. 前記少なくとも1つの判定値は、第1の判定値を少なくとも含み、
    前記変速指示は、前記変速装置をシフトアップさせるための第1の変速指示を少なくとも含み、
    前記制御部は、前記手動変速指示入力部から前記第1の変速指示を受け付けると、シフトアップするよう前記変速装置を制御し、かつ、前記第1の判定値を、前記第1の変速指示を受け付ける前よりも大きい値に変更する
    請求項21に記載の自転車用電動構成部品。
  23. 前記少なくとも1つの判定値は、第2の判定値を少なくとも含み、
    前記変速指示は、前記変速装置をシフトダウンさせるための第2の変速指示を少なくとも含み、
    前記制御部は、前記手動変速指示入力部から前記第2の変速指示を受け付けると、シフトダウンするよう前記変速装置を制御し、かつ、前記第2の判定値を、前記第2の変速指示を受け付ける前よりも小さい値に変更する
    請求項21または請求項22に記載の自転車用電動構成部品。
  24. 前記少なくとも1つの判定値は、第1および第2の判定値を少なくとも含み、
    前記第1の判定値の初期値は、前記第2の判定値の初期値よりも小さい
    請求項21〜23のいずれか一項に記載の自転車用電動構成部品。
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