JP2016132256A - 自転車用アシスト装置の制御装置、および、自転車用アシスト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アシストモータのアシスト力を適切に制御できる自転車用アシスト装置の制御装置、および、この制御装置を備える自転車用アシスト装置を提供する。
【解決手段】アシスト制御装置８０は、人力駆動力をアシストするアシストモータ７４を制御する制御部８４を備える。制御部８４は、フロント変速機２４が複数のフロントスプロケットの間でチェーンを掛け替えるための変速動作を行うときに、フロントスプロケットの回転位置に基づいて、アシストモータ７４の出力を制御する。
【選択図】図４

Description

本発明は、自転車用アシスト装置の制御装置、および、この制御装置を備える自転車用アシスト装置に関する。

特許文献１は、自転車の変速機が変速動作を行うときにアシストモータの出力を制限し、アシストモータの出力を制限してから所定の時間が経過したことに基づいてアシストモータの出力の制限を解除する自転車用アシスト装置の制御装置を開示している。

特許第３７１７０７６号公報

特許文献１の制御装置は、変速動作時のアシストモータの出力の制御に関して、自転車の運転状態を考慮していないため、アシストモータの出力の制御についてなお改善の余地がある。

本発明の目的は、アシストモータの出力を適切に制御できる自転車用アシスト装置の制御装置、および、この制御装置を備える自転車用アシスト装置を提供することである。

〔１〕本発明に従う自転車用アシスト装置の制御装置の一形態は、人力駆動力をアシストするアシストモータを制御する制御部を備え、変速機が複数のスプロケットの間でチェーンを掛け替えるための変速動作を行うときに、前記制御部は、前記スプロケットの回転位置に基づいて、前記アシストモータの出力を制御する。

〔２〕前記自転車用アシスト装置の制御装置の一例によれば、前記制御部は、前記スプロケットの回転位置に基づいて、前記アシストモータの出力を制限する。
〔３〕前記自転車用アシスト装置の制御装置の一例によれば、前記制御部は、前記スプロケットの回転位置に基づいて、前記アシストモータの出力を制限した後に、前記アシストモータの出力の制限を解除する。

〔４〕前記自転車用アシスト装置の制御装置の一例によれば、前記制御部は、前記アシストモータの動作を停止させる、または、前記アシストモータの出力を制限する前よりも前記アシストモータの出力を低下させることにより、前記アシストモータの出力を制限する。

〔５〕前記自転車用アシスト装置の制御装置の一例によれば、前記制御部は、前記人力駆動力に対する前記アシストモータの出力の比率を、前記アシストモータの出力が制限される前と実質的に同じ大きさに戻す、または、前記比率を前記アシストモータの出力が制限された後よりも増加させることにより、前記アシストモータの出力の制限を解除する。

〔６〕前記自転車用アシスト装置の制御装置の一例によれば、前記制御部は、前記アシストモータの出力を制限する前の前記アシストモータの出力に基づいて、前記アシストモータの出力を制限するときの前記アシストモータの出力の大きさを決定する。

〔７〕前記自転車用アシスト装置の制御装置の一例によれば、前記制御部は、前記複数のスプロケットのそれぞれに応じて、前記アシストモータの出力を制限するときの前記アシストモータの出力の大きさを決定する。

〔８〕前記自転車用アシスト装置の制御装置の一例によれば、前記スプロケットに形成される変速領域の回転位置を検出するための第１センサをさらに備え、前記制御部は、前記第１センサの検出結果に基づいて前記アシストモータの出力を制御する。

〔９〕前記自転車用アシスト装置の制御装置の一例によれば、前記第１センサは、前記変速領域の回転位置を直接的に検出する、または、前記スプロケットに連結されるクランクシャフトの回転位置を検出することにより、前記変速領域の回転位置を間接的に検出する。

〔１０〕前記自転車用アシスト装置の制御装置の一例によれば、前記制御部は、前記変速領域の回転位置が所定の範囲外から前記所定の範囲内に変化したことに基づいて、前記アシストモータの出力を制限する。

〔１１〕前記自転車用アシスト装置の制御装置の一例によれば、前記制御部は、前記変速機の変速動作が完了したことに基づいて前記アシストモータの出力の制限を解除する。
〔１２〕前記自転車用アシスト装置の制御装置の一例によれば、前記制御部は、前記変速領域の回転位置が所定の範囲内から前記所定の範囲外に変化したことに基づいて、前記アシストモータの出力の制限を解除する。

〔１３〕前記自転車用アシスト装置の制御装置の一例によれば、前記所定の範囲は、前記変速機が変速動作時に前記チェーンを押し出す位置と関連付けて決められている。
〔１４〕前記自転車用アシスト装置の制御装置の一例によれば、前記制御部は、前記変速機が変速動作を開始する前に前記アシストモータの出力を制御する。

〔１５〕前記自転車用アシスト装置の制御装置の一例によれば、前記制御部は、前記スプロケットの回転位置に基づく前記変速機の動作に応じて、前記アシストモータの出力を制限する。

〔１６〕前記自転車用アシスト装置の制御装置の一例によれば、前記制御部は、前記変速機を操作する変速操作装置の動作を検出する第２センサの検出結果に基づいて、前記アシストモータの出力を制御する。

〔１７〕前記自転車用アシスト装置の制御装置の一例によれば、前記スプロケットは、フロントスプロケットであり、前記変速機は、フロント変速機である。
〔１８〕前記自転車用アシスト装置の制御装置の一例によれば、前記フロントスプロケットは、クランクシャフトと同期して回転する。

〔１９〕前記自転車用アシスト装置の制御装置の一例によれば、前記フロントスプロケットは、クランクシャフトと非同期で回転する。
〔２０〕前記自転車用アシスト装置の制御装置の一例によれば、前記アシストモータは、前記スプロケットに駆動力を与える。

〔２１〕本発明に従う自転車用アシスト装置の一形態は、〔１〕〜〔２０〕のいずれかに記載の自転車用アシスト装置の制御装置と、前記アシストモータとを備える。

自転車用アシスト装置の制御装置、および、自転車用アシスト装置によれば、アシストモータの出力を適切に制御できる。

実施形態の自転車用アシスト装置を搭載する自転車の側面図。 図１のフロントスプロケット、および、その周辺の正面図。 図２の第１フロントスプロケットの背面図。 図１の自転車の電気的構成を示すブロック図。 図１のアシスト装置の制御部が実行するモータ出力制御の処理手順の一例を示すフローチャート。

図１を参照して自転車１０の構成について説明する。
自転車１０は、フレーム１２、ハンドルバー１４、前輪１６、後輪１８、駆動機構２０、バッテリユニット２２、フロント変速機２４、リア変速機２６、操作装置２８、サスペンション調節装置３０Ｆ，３０Ｒ、シート調節装置３２、および、アシスト装置３４を備えている。

駆動機構２０は、クランクアーム３６、クランクシャフト３８、ペダル４０、フロントスプロケット４２、リアスプロケット４４、および、チェーン４６を含む。
クランクアーム３６は１つのクランクシャフト３８を介して回転可能にフレーム１２に取り付けられている。クランクシャフト３８は、アシスト装置３４に回転可能に支持されている。アシスト装置３４は、フレーム１２に支持されている。アシスト装置３４は、クランクシャフト３８と連結される出力部を有する。クランクシャフト３８と出力部との間の動力伝達経路には、人力駆動力を検出するトルクセンサ８３（図４参照）が設けられている。アシスト装置３４の出力部は、筒状に形成されており、クランクシャフト３８と出力部とは同軸に設けられている。クランクシャフト３８と出力部とは、回転不能に連結されていてもよく、クランクシャフト３８が前転するときには、フロントスプロケット４２も前転するようにその間にワンウェイクラッチを介して連結されていてもよい。ペダル４０は、ペダル軸まわりに回転可能にクランクアーム３６に取り付けられている。

フロントスプロケット４２は、アシスト装置３４の出力部に連結されている。フロントスプロケット４２は、クランクシャフト３８と同軸に設けられている。フロントスプロケット４２は、クランクシャフト３８と相対回転しないように連結されている。フロントスプロケット４２は、複数のスプロケットを含む。本実施形態では、フロントスプロケット４２は、例えば第１フロントスプロケット４２Ａ、および、第２フロントスプロケット４２Ｂを含む。

リアスプロケット４４は、後輪１８の車軸１８Ａまわりに回転可能に取り付けられている。リアスプロケット４４は、ワンウェイクラッチ（図示略）を介して後輪１８に連結されている。リアスプロケット４４は、複数のスプロケットを含む。本実施形態では、例えば１０枚のフロントスプロケットを含む。

チェーン４６は、フロントスプロケット４２とリアスプロケット４４とに巻き掛けられている。ペダル４０に加えられる人力駆動力によりクランクアーム３６が回転するとき、フロントスプロケット４２、チェーン４６、および、リアスプロケット４４により後輪１８が回転する。

バッテリユニット２２は、バッテリ４８、および、バッテリ４８をフレーム１２に着脱可能に取り付けるためのホルダ５０を備える。バッテリ４８は、１または複数のバッテリセル（図示略）を含む。バッテリ４８は、充電式電池である。バッテリ４８は、サスペンション調節装置３０Ｆ，３０Ｒ、シート調節装置３２、変速制御装置５６（図４参照）、および、アシスト制御装置８０（図４参照）に電力を供給する。

フロント変速機２４およびリア変速機２６は、外装型変速機である。
操作装置２８は、ハンドルバー１４に取り付けられている。
サスペンション調節装置３０Ｆは、自転車１０の前サスペンションのダンピング、リバウンド、硬さ、および、高さの少なくとも一つを無段階に、または、段階的に調節する。サスペンション調節装置３０Ｒは、自転車１０の後サスペンションのダンピング、リバウンド、硬さ、および、高さの少なくとも一つを無段階に、または、段階的に調節する。サスペンション調節装置３０Ｆ，３０Ｒには、バッテリ４８から電力が供給される。操作装置２８は、サスペンション調節装置３０Ｆ，３０Ｒを動作させるための操作部を含む。サスペンション調節装置３０Ｆ，３０Ｒは、操作装置２８の操作に応じて動作する。操作部は、例えばスイッチにより実現される。

シート調節装置３２は、自転車１０のサドルＳの高さを段階的に、または、無段階に調節する。シート調節装置３２には、バッテリ４８から電力が供給される。シート調節装置３２は、シートポストを伸縮させる伸縮機構を含む。伸縮機構は、モータによりシートポストを伸縮させてもよく、油圧または空気圧によりシートポストを伸縮させる構成であってもよい。なお、油圧または空気圧によりシートポストを伸縮させる構成を採用する場合、シート調節装置３２は、バルブのみを制御し、サドルＳの高さはユーザにより調節される。操作装置２８は、シート調節装置３２を動作させるための操作部を含む。シート調節装置３２は、操作装置２８の操作に応じて動作する。操作部は、例えばスイッチにより実現される。

図２および図３を参照してフロントスプロケット４２の構成について説明する。
第１フロントスプロケット４２Ａ、および、第２フロントスプロケット４２Ｂには、周方向に複数の歯が形成されている。第１フロントスプロケット４２Ａは、第２フロントスプロケット４２Ｂよりも大径に構成されている。第１フロントスプロケット４２Ａと第２フロントスプロケット４２Ｂとは、互いに歯数が異なる。第１フロントスプロケット４２Ａには、複数の変速領域が形成されている。複数の変速領域は、第１変速領域４３Ａ、および、第２変速領域４３Ｂを含む。一例として、第１フロントスプロケット４２Ａには、４か所の第１変速領域４３Ａ、および、２ヶ所の第２変速領域４３Ｂが形成されている。

第１変速領域４３Ａは、フロント変速機２４のチェーンガイド５２（図１参照）が第２フロントスプロケット４２Ｂから第１フロントスプロケット４２Ａにチェーン４６（図１参照）を掛け替える変速動作（シフトアップ動作）に利用される。第１変速領域４３Ａには、チェーン４６を第１フロントスプロケット４２Ａの歯に導くための凹所および突起の少なくとも一方が形成されている。

第２変速領域４３Ｂは、フロント変速機２４のチェーンガイド５２（図１参照）が第１フロントスプロケット４２Ａから第２フロントスプロケット４２Ｂにチェーン４６（図１参照）を掛け替える変速動作（シフトダウン動作）に利用される。

シフトアップ動作では、４か所の変速領域４３Ａのうちのいずれかの変速領域４３Ａが、フロントスプロケット４２の変速範囲ＲＡ（図１参照）を通過するときにチェーン４６が掛け替えられる。変速範囲ＲＡは、チェーンガイド５２がチェーン４６（図１参照）を押し出す位置を含む範囲であり、「所定の範囲」に相当する。変速範囲ＲＡは、フロント変速機２４（図１参照）が変速動作時にチェーン４６を押し出す位置と関連付けて決められている。

一方、シフトダウン動作では、２ヶ所の変速領域４３Ｂのうちのいずれかの変速領域４３Ｂが、変速範囲ＲＡを通過するときにチェーン４６が掛け替えられる。
図４を参照して、自転車１０の電気的構成について説明する。

フロント変速機２４は、チェーンガイド５２（図１参照）を駆動する変速モータ５４、および、変速モータ５４の出力を制御する変速制御装置５６を備える。
変速制御装置５６は、変速モータ５４と接続される駆動回路５８、および、駆動回路５８に供給する電力を制御する制御部６０、および、チェーンガイド５２の位置を検出するガイド位置センサ６１を備える。

操作装置２８は、変速操作装置６２およびアシスト操作装置６４を含む。
変速操作装置６２は、変速スイッチ６６、および、変速スイッチ６６が操作されたことに基づいて、変速要求信号を変速制御装置５６、および、アシスト装置３４のアシスト制御装置８０に出力する変速センサ６８を備える。変速スイッチ６６は、シフトアップ用の第１変速スイッチ、および、シフトダウン用の第２変速スイッチ（共に図示略）を含む。変速スイッチ６６は、押しボタン式のスイッチであってもよく、レバー式のスイッチであってもよい。

アシスト操作装置６４は、アシストスイッチ７０を備える。アシストスイッチ７０は、操作されることによりアシスト要求信号をアシスト制御装置８０に出力するオンスイッチ７０Ａ、および、操作されることによりアシスト停止信号をアシスト制御装置８０に出力するオフスイッチ７０Ｂを備える。アシストスイッチ７０は、１つのスイッチを操作すると、アシスト要求信号とアシスト停止信号とを選択的に出力させる構成としてもよい。

アシスト装置３４は、変速操作装置６２およびアシスト操作装置６４と電気的に接続されている。アシスト装置３４は、フロントスプロケット４２（図１参照）を回転させる人力駆動力をアシストするアシストモータ７４、および、アシストモータ７４の出力を制御するアシスト制御装置８０を備える。アシストモータ７４は、ワンウェイクラッチおよび減速機を介してクランクシャフト３８とフロントスプロケット４２（図１参照）との間の動力伝達経路に連結されている。

アシスト制御装置８０は、アシストモータ７４と接続される駆動回路８２、人力駆動力を検出するトルクセンサ８３、および、駆動回路８２に供給する電力を制御する制御部８４を備える。アシスト制御装置８０は、フロント変速機２４に対するフロントスプロケット４２の変速領域４３Ａ，４３Ｂ（図３参照）の回転位置を検出する回転位置センサ８６を備える。

制御部８４は、アシスト操作装置６４からアシスト要求信号が入力されると、トルクセンサ８３の検出結果に基づいて、アシストモータ７４を駆動させる。制御部８４は、アシスト操作装置６４からアシスト停止信号が入力されたことに基づいて、アシストモータ７４を停止させる。

回転位置センサ８６は、クランクシャフト３８とフロントスプロケット４２との間の動力伝達経路にワンウェイクラッチがある場合、フロントスプロケット４２の回転位置を検出することにより、変速領域４３Ａ，４３Ｂ（図３参照）の回転位置を検出する。回転位置センサ８６は、クランクシャフト３８とフロントスプロケット４２との間の動力伝達経路にワンウェイクラッチがない場合、クランクシャフト３８およびフロントスプロケット４２の少なくともいずれか一方の回転位置を検出することにより、変速領域４３Ａ，４３Ｂの回転位置を検出する。回転位置センサ８６は、フロントスプロケット４２の基準位置を検出する基準位置センサ、および、基準位置からの回転位置を検出する相対回転位置センサを含む。基準位置センサは、例えばリードスイッチによって構成され、フロントスプロケット４２の基準位置に設けられる磁石を検出する。相対回転位置センサは、フロントスプロケット４２またはクランクシャフト３８に取り付けられ、周方向に交互に極性の異なる部分を有する多極リング磁石の磁場を検出する。

制御部８４は、フロント変速機２４がシフトアップ動作、または、シフトダウン動作を行うときに、フロントスプロケット４２の回転位置に基づいて、アシストモータ７４の出力を制御するモータ出力制御を実行する。

図５を参照して、モータ出力制御の処理手順の一例について説明する。本実施形態においては、フロント変速機２４が、シフトアップ動作を行う場合について説明する。なお、本制御は、フロント変速機２４が、シフトダウン動作を行う場合についても同様の思想に基づいて実行される。

制御部８４は、アシスト操作装置６４からアシスト要求信号が入力されたことに基づいて本制御を開始する。制御部８４は、アシスト操作装置６４からアシスト停止信号が入力されたことに基づいて本制御を終了する。

ステップＳ１１において、制御部８４は、変速センサ６８から変速要求信号が入力され、かつ、変速可能か否かを判定する。制御部８４は、変速センサ６８から変速要求信号が入力され、かつ、変速可能である旨判定したとき、ステップＳ１２に処理を進める。制御部８４は、ガイド位置センサ６１の検出結果に基づいて、第１フロントスプロケット４２Ａにチェーン４６が掛っている旨判定したときには、変速要求信号が入力されても次のステップに処理を進めず、再びステップＳ１１の処理を実行する。なお、制御部８４は、シフトダウン動作の場合、ステップＳ１１において、ガイド位置センサ６１の検出結果に基づいて、第２フロントスプロケット４２Ｂにチェーン４６が掛っている旨判定したときには、変速要求信号が入力されても次のステップに処理を進めず、再びステップＳ１１の処理を実行する。

ステップＳ１２において、制御部８４は、回転位置センサ８６の検出結果に基づいて、第１フロントスプロケット４２Ａのいずれかの第１変速領域４３Ａの回転位置が、変速範囲ＲＡ内に存在するか否かを判定する。制御部８４は、第１フロントスプロケット４２Ａのいずれかの第１変速領域４３Ａの回転位置が、変速範囲ＲＡ内に存在する旨判定したとき、ステップＳ１３に処理を進める。なお、制御部８４は、シフトダウン動作の場合、ステップＳ１２において、第１フロントスプロケット４２Ａのいずれかの第２変速領域４３Ｂ（図３参照）の回転位置が、変速範囲ＲＡ内に存在するか否かを判定する。

ステップＳ１３において、制御部８４は、アシストモータ７４の出力を低下させることによりアシスト力を制限する。制御部８４は、アシストモータ７４の出力を制限する前のアシストモータ７４の出力に基づいて、アシストモータ７４の出力を制限するときのアシストモータ７４の出力の大きさを決定する。制御部８４は、例えば、アシストモータ７４の出力を制限する前のアシストモータ７４の出力が大きいほど、アシストモータ７４の出力の低下量を大きくする。

一方、ステップＳ１２において、制御部８４は、第１フロントスプロケット４２Ａのいずれかの第１変速領域４３Ａの回転位置が変速範囲ＲＡ内に存在しない旨判定したとき、ステップＳ１４に処理を進める。なお、制御部８４は、シフトダウン動作の場合、ステップＳ１２において、第１フロントスプロケット４２Ａのいずれかの第２変速領域４３Ｂの回転位置が変速範囲ＲＡ内に存在しない旨判定したとき、ステップＳ１４に処理を進める。

ステップＳ１４において、制御部８４は、回転位置センサ８６の検出結果に基づいて、第１フロントスプロケット４２Ａのいずれかの第１変速領域４３Ａの回転位置が、変速範囲ＲＡ外から変速範囲ＲＡ内に変化したか否かを判定する。制御部８４は、第１フロントスプロケット４２Ａのいずれかの第１変速領域４３Ａの回転位置が変速範囲ＲＡ外から変速範囲ＲＡ内に変化した旨判定したとき、ステップＳ１３に処理を進める。なお、制御部８４は、シフトダウン動作の場合、第１フロントスプロケット４２Ａのいずれかの第２変速領域４３Ｂの回転位置が、変速範囲ＲＡ外から変速範囲ＲＡ内に変化したか否かを判定する。

ステップＳ１５において、制御部８４は、回転位置センサ８６の検出結果に基づいて、第１フロントスプロケット４２Ａのいずれかの第１変速領域４３Ａの回転位置が変速範囲ＲＡ内から変速範囲ＲＡ外に変化したか否かを判定する。制御部８４は、第１フロントスプロケット４２Ａのいずれかの第１変速領域４３Ａの回転位置が変速範囲ＲＡ内から変速範囲ＲＡ外に変化した旨判定したとき、ステップＳ１６に処理を進める。なお、制御部８４は、シフトダウン動作の場合、第１フロントスプロケット４２Ａのいずれかの第２変速領域４３Ｂの回転位置が変速範囲ＲＡ内から変速範囲ＲＡ外に変化したか否かを判定する。

ステップＳ１６において、制御部８４は、アシストモータ７４の出力の制限を解除する。制御部８４は、例えば、人力駆動力に対するアシストモータ７４の出力の比率を、アシストモータ７４の出力が制限される前と実質的に同じ大きさに戻すことにより、アシストモータ７４の出力の制限を解除し、ステップＳ１１に移行する。

アシスト制御装置８０の作用および効果について説明する。
アシスト制御装置８０の制御部８４は、変速要求信号が入力されたとき、換言すれば、フロント変速機２４が変速動作を行うときに、フロントスプロケット４２の回転位置に基づいて、アシストモータ７４の出力を制限する。また、制御部８４は、アシストモータ７４の出力を制限した後、フロントスプロケット４２の回転位置に基づいて、アシストモータ７４の出力の制限を解除する。このように、制御部８４は、自転車１０の運転状態の一例であるフロントスプロケット４２の回転位置に基づいて、アシストモータ７４の出力を制御するため、より適切にアシストモータ７４の出力を制御できる。

アシスト制御装置８０は、さらに以下の効果を奏する。
（１）制御部８４は、フロント変速機２４が変速動作を行うときに、フロントスプロケット４２の回転位置に基づいて、アシストモータ７４の出力を制限するため、アシストモータ７４の出力の制限を開始するタイミングをより適切に設定できる。

（２）制御部８４は、フロント変速機２４が変速動作を行うときに、フロントスプロケット４２の回転位置に基づいて、アシストモータ７４の出力の制限を解除するため、アシストモータ７４の出力の制限を解除するタイミングをより適切に設定できる。このため、変速動作が完了した後にアシストをすぐに再開できる。

（３）制御部８４は、フロント変速機２４が変速動作を行うときに、アシストモータ７４の出力を制限する前よりもアシストモータ７４の出力を低下させることにより、アシストモータ７４の出力を制限する。これにより、フロント変速機２４のチェーンガイド５２がチェーン４６を掛け替えるときにチェーン４６に作用する張力が低下する。このため、２つのフロントスプロケット４２の間でチェーン４６が適切に掛け替えられやすい。

（４）制御部８４は、人力駆動力に対するアシストモータ７４の出力の比率を、アシストモータ７４の出力が制限される前と実質的に同じ大きさに戻すことにより、アシストモータ７４の出力の制限を解除する。このため、変速動作の前後でアシスト力が大きく変わりにくいため、安定した走行を行える。

（５）制御部８４は、アシストモータ７４の出力を制限する前のアシストモータ７４の出力に基づいて、アシストモータ７４の出力を制限するときのアシストモータ７４の出力の大きさを決定する。このため、フロント変速機２４が変速動作を行うときに、アシストモータ７４の出力を常に一定の大きさで低下させる場合と比較して、より適切にアシストモータ７４の出力を低下させることができる。

（６）回転位置センサ８６は、第１変速領域４３Ａおよび第２変速領域４３Ｂの回転位置を直接的に検出するため、フロントスプロケット４２の回転位置の検出の精度が高められる。このため、より適切にアシストモータ７４の出力を制御できる。

（７）制御部８４は、いずれかの第１変速領域４３Ａの回転位置が変速範囲ＲＡ外から変速範囲ＲＡ内に変化したことに基づいて、アシストモータ７４の出力を制限する。このため、例えば、変速センサ６８から変速要求信号が入力されたことに基づいてアシストモータ７４の出力を制限する場合と比較して、アシストモータ７４の出力の制限が開始されるタイミングを遅らせることができる。

（８）例えば、変速要求信号が入力されたことに基づいて、所定の時間、アシストモータ７４の出力を制限する場合、所定の時間としては、フロント変速機２４がシフトアップ動作、または、シフトダウン動作を完了できる十分な時間が設定される。このため、設定される所定の時間、すなわち、アシストモータ７４の出力が制限されている時間が長くなりやすい。一方、制御部８４は、いずれかの第１変速領域４３Ａの回転位置が変速範囲ＲＡ内から変速範囲ＲＡ外に変化したことに基づいて、アシストモータ７４の出力の制限を解除する。このように、制御部８４は、第１フロントスプロケット４２Ａの回転位置に基づいて、アシストモータ７４の出力の制限を解除するため、アシストモータ７４の出力が制限されている時間が長くなりにくい。

上記実施形態に関する説明は、本発明に従うアシスト装置、および、その制御装置が取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明に従うアシスト装置、および、その制御装置は、実施形態以外に例えば以下に示される実施形態の変形例、および、相互に矛盾しない少なくとも２つの変形例が組み合わせられた形態を取り得る。

・変形例の制御部８４は、モータ出力制御のステップＳ１３において、アシストモータ７４の動作を停止させる。
・変形例の制御部８４は、モータ出力制御のステップＳ１６において、人力駆動力に対するアシストモータ７４の出力の比率を、アシストモータ７４の出力が制限された後よりも増加させることにより、アシストモータ７４の出力の制限を解除する。

・変形例の駆動機構２０は、互いに歯数の異なる３つ以上のフロントスプロケット４２を備える。この変形例の駆動機構２０を備える自転車１０に搭載された制御部８４は、モータ出力制御のステップＳ１３において、複数の変速ステージ、つまり複数のフロントスプロケットのそれぞれに応じて、アシストモータ７４の出力を制限するときのアシストモータ７４の出力の大きさを決定する。すなわち、この変形例の各フロントスプロケットに応じて、アシストモータ７４の出力を制限するときのアシストモータ７４の出力の大きさを異ならせる。この変形例の制御部８４は、例えば、変速動作の前のフロントスプロケットの歯数が多いほど、アシストモータ７４の出力を制限するときのアシストモータ７４の出力の低下量を大きくする。

・変形例の回転位置センサ８６は、フロントスプロケット４２がクランクシャフト３８と同期して回転する構成の自転車１０に搭載される。この変形例の回転位置センサ８６は、フロントスプロケット４２に連結されるクランクシャフト３８の回転位置を検出することにより、第１変速領域４３Ａおよび第２変速領域４３Ｂの回転位置を間接的に検出する。

・変形例のフロント変速機２４を備える自転車１０に搭載される制御部８４は、モータ出力制御のステップＳ１５において、ガイド位置センサ６１の検出結果に基づいてフロント変速機２４の変速動作が完了したか否かを判定する。この変形例の制御部８４は、フロント変速機２４の変速動作が完了したことに基づいて、ステップＳ１６に処理を進める。

・変形例の制御部８４は、モータ出力制御のステップＳ１５において、アシストモータ７４の出力を低下させてから所定の時間が経過したか否かを判定する。この変形例の制御部８４は、アシストモータ７４の出力を低下させてから所定の時間が経過した旨判定したとき、ステップＳ１６に処理を進める。なお、所定の時間は、変速動作が完了する十分な時間として試験により予め設定されている。

・変形例の第１フロントスプロケット４２Ａは、周方向の任意の位置に１か所〜３か所、または、５ヶ所以上の第１変速領域４３Ａを備える。
・変形例の第１フロントスプロケット４２Ａは、周方向の任意の位置に１か所または複数か所の第１変速領域４３Ａのみを備える。

・変形例の第１フロントスプロケット４２Ａは、周方向の任意の位置に１か所、または、３ヶ所以上の第２変速領域４３Ｂを備える。
・変形例の第１フロントスプロケット４２Ａは、周方向の任意の位置に１か所または複数か所の第２変速領域４３Ｂのみを備える。

・変形例のリアスプロケット４４は、最も歯数の少ないリアスプロケットを除く各スプロケットに第１変速領域および第２変速領域の少なくともいずれか一方が形成されている。この変形例のリアスプロケット４４を備える自転車１０に搭載される制御部８４は、リア変速機２６の変速動作においても、フロント変速機２４の変速動作の場合と同様の考え方に基づいてモータ出力制御を実行する。

・変形例の制御部８４は、ステップＳ１５において、複数の第１変速領域４３Ａが変速範囲ＲＡを通過したことを判定し、複数の第１変速領域４３Ａが変速範囲ＲＡを通過したと判定した場合、ステップＳ１６に処理を進める。制御部８４は、ステップＳ１５において、例えば２つの第１変速領域４３Ａが変速範囲ＲＡを通過したことを判定する。例えば、周方向に隣接する第１変速領域４３Ａが、チェーン４６の位相に応じて異なる形状に形成される場合がある。この場合、ステップＳ１５において、少なくとも２つの第１変速領域４３Ａが変速範囲ＲＡを通過したことを判定することにより、変速動作の精度を向上させることができる。

・変形例の制御部８４は、ステップＳ１２の処理を省略し、ステップＳ１１でＹＥＳと判定した場合、ステップＳ１４に処理を進める。これにより第１変速領域４３Ａが変速範囲ＲＡを通過するときに、第１変速領域４３Ａのほぼ全域でアシストモータ７４の出力を低下させることができる。また所定の範囲を、変速範囲ＲＡよりも大きな範囲に設定してもよい。所定の範囲は、変速範囲ＲＡと、変速範囲ＲＡからフロントスプロケット４２が逆転する方向に予め定める第１角度範囲を含む。第１角度範囲は、例えば１０°〜３０°の範囲から選ばれる。これにより、第１変速領域４３Ａが変速範囲ＲＡを通過するときに、第１変速領域４３Ａの全域でアシストモータ７４の出力を低下させることができる。

・変形例の自転車１０は、機械式の変速機、シフター、および、シフター検出センサを備える。
機械式の変速機は、フロント変速機であり、シフトケーブルの巻き取り量に応じてパンタグラフが動作し、複数のフロントスプロケット４２Ａ，４２Ｂの間でチェーン４６を掛け替える。シフターは、例えばハンドルバー１４に取り付けられ、運転者に操作されることによりシフトケーブルを巻き取る。シフター検出センサは、運転者によりシフターが操作されたことを検出する。シフター検出センサは、運転者によりシフターが操作されたことを検出したことに基づいて、シフター操作信号を制御部８４に出力する。

この変形例の自転車１０に搭載される制御部８４は、シフター操作信号が入力されたことに基づいて、アシストモータ７４の出力を制御する。例えば、この変形例の制御部８４は、シフター操作信号が入力されたことに基づいて、フロント変速機が変速動作を開始する前にアシストモータ７４の出力を制限して、ステップＳ１５以降の処理を実行する。

１０ 自転車
２４ フロント変速機（変速機）
３４ アシスト装置
４２Ａ 第１フロントスプロケット
４３Ａ 第１変速領域（変速領域）
４３Ｂ 第２変速領域（変速領域）
４６ チェーン
６２ 変速操作装置
６８ 変速センサ（第２センサ）
７４ アシストモータ
８０ アシスト制御装置（制御装置）
８４ 制御部
８６ 回転位置センサ（第１センサ）

Claims (21)

1. 人力駆動力をアシストするアシストモータを制御する制御部を備え、
   変速機が複数のスプロケットの間でチェーンを掛け替えるための変速動作を行うときに、前記制御部は、前記スプロケットの回転位置に基づいて、前記アシストモータの出力を制御する
   自転車用アシスト装置の制御装置。
2. 前記制御部は、前記スプロケットの回転位置に基づいて、前記アシストモータの出力を制限する
   請求項１に記載の自転車用アシスト装置の制御装置。
3. 前記制御部は、前記スプロケットの回転位置に基づいて、前記アシストモータの出力を制限した後に、前記アシストモータの出力の制限を解除する
   請求項２に記載の自転車用アシスト装置の制御装置。
4. 前記制御部は、前記アシストモータの動作を停止させる、または、前記アシストモータの出力を制限する前よりも前記アシストモータの出力を低下させることにより、前記アシストモータの出力を制限する
   請求項２または３に記載の自転車用アシスト装置の制御装置。
5. 前記制御部は、前記人力駆動力に対する前記アシストモータの出力の比率を、前記アシストモータの出力が制限される前と実質的に同じ大きさに戻す、または、前記比率を、前記アシストモータの出力が制限された後よりも増加させることにより、前記アシストモータの出力の制限を解除する
   請求項２〜４のいずれか一項に記載の自転車用アシスト装置の制御装置。
6. 前記制御部は、前記アシストモータの出力を制限する前の前記アシストモータの出力に基づいて、前記アシストモータの出力を制限するときの前記アシストモータの出力の大きさを決定する
   請求項２〜５のいずれか一項に記載の自転車用アシスト装置の制御装置。
7. 前記制御部は、前記複数のスプロケットのそれぞれに応じて、前記アシストモータの出力を制限するときの前記アシストモータの出力の大きさを決定する
   請求項２〜６のいずれか一項に記載の自転車用アシスト装置の制御装置。
8. 前記スプロケットに形成される変速領域の回転位置を検出するための第１センサをさらに備え、
   前記制御部は、前記第１センサの検出結果に基づいて前記アシストモータの出力を制御する
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の自転車用アシスト装置の制御装置。
9. 前記第１センサは、前記変速領域の回転位置を直接的に検出する、または、前記スプロケットに連結されるクランクシャフトの回転位置を検出することにより、前記変速領域の回転位置を間接的に検出する
   請求項８に記載の自転車用アシスト装置の制御装置。
10. 前記制御部は、前記変速領域の回転位置が所定の範囲外から前記所定の範囲内に変化したことに基づいて、前記アシストモータの出力を制限する
    請求項９に記載の自転車用アシスト装置の制御装置。
11. 前記制御部は、前記変速機の変速動作が完了したことに基づいて、前記アシストモータの出力の制限を解除する
    請求項１０に記載の自転車用アシスト装置の制御装置。
12. 前記制御部は、前記変速領域の回転位置が所定の範囲内から前記所定の範囲外に変化したことに基づいて、前記アシストモータの出力の制限を解除する
    請求項１０に記載の自転車用アシスト装置の制御装置。
13. 前記所定の範囲は、前記変速機が変速動作時に前記チェーンを押し出す位置と関連付けて決められている
    請求項１０または１２に記載の自転車用アシスト装置の制御装置。
14. 前記制御部は、前記変速機が変速動作を開始する前に前記アシストモータの出力を制御する
    請求項１〜１３のいずれか一項に記載の自転車用アシスト装置の制御装置。
15. 前記制御部は、前記スプロケットの回転位置に基づく前記変速機の動作に応じて、前記アシストモータの出力を制限する
    請求項１〜１４のいずれか一項に記載の自転車用アシスト装置の制御装置。
16. 前記制御部は、前記変速機を操作する変速操作装置の動作を検出する第２センサの検出結果に基づいて、前記アシストモータの出力を制御する
    請求項１〜１５のいずれか一項に記載の自転車用アシスト装置の制御装置。
17. 前記スプロケットは、フロントスプロケットであり、
    前記変速機は、フロント変速機である
    請求項１〜１６のいずれか一項に記載の自転車用アシスト装置の制御装置。
18. 前記フロントスプロケットは、クランクシャフトと同期して回転する
    請求項１７に記載の自転車用アシスト装置の制御装置。
19. 前記フロントスプロケットは、クランクシャフトと非同期で回転する
    請求項１７に記載の自転車用アシスト装置の制御装置。
20. 前記アシストモータは、前記スプロケットに駆動力を与える
    請求項１〜１９のいずれか一項に記載の自転車用アシスト装置の制御装置。
21. 請求項１〜２０のいずれか一項に記載の自転車用アシスト装置の制御装置と、前記アシストモータとを備える
    自転車用アシスト装置。