JP2023097164A - 人力駆動車用の制御装置および人力駆動車用の変速システム - Google Patents

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Abstract

【課題】モータが好適に発電できる人力駆動車用の制御装置および人力駆動車用の変速システムを提供する。【解決手段】人力駆動車用の制御装置は、制御部を備え、前記人力駆動車は、発電可能なモータと、前記モータに接続され、前記人力駆動車の変速比を変更可能に構成される変速装置と、前記変速装置を介して前記モータに接続される車輪と、を含み、前記制御部は、前記モータが発電する場合、前記変速装置を制御するように構成される。【選択図】図２

Description

本開示は、人力駆動車用の制御装置および人力駆動車用の変速システムに関する。
例えば、特許文献１に開示されている人力駆動車用の制御装置は、発電可能なモータを備える。
特許第５２０２７６９号公報
本開示の目的の１つは、モータが好適に発電できる人力駆動車用の制御装置および人力駆動車用の変速システムを提供することである。
本開示の第１側面に従う制御装置は、人力駆動車用の制御装置であって、制御部を備え、前記人力駆動車は、発電可能なモータと、前記モータに接続され、前記人力駆動車の変速比を変更可能に構成される変速装置と、前記変速装置を介して前記モータに接続される車輪と、を含み、前記制御部は、前記モータが発電する場合、前記変速装置を制御するように構成される。
第１側面の制御装置は、モータが発電する場合、変速装置を制御することによってモータの発電に好適な変速比に変更できるため、モータが好適に発電できる。
本開示の第１側面に従う第２側面の制御装置において、前記モータに関する第１情報を記憶する記憶部をさらに備え、前記制御部は、前記モータが発電する場合、前記第１情報に応じて前記変速装置を制御するように構成される。
第２側面の制御装置は、第１情報に応じてモータの発電に好適な変速比に変更できる。
本開示の第２側面に従う第３側面の制御装置において、前記第１情報は、前記モータによる発電効率に関する情報、および、前記モータの回転速度に関する情報の少なくとも１つを含む。
第３側面の制御装置は、モータによる発電効率に関する情報、および、モータの回転速度に関する情報の少なくとも１つに応じて、モータの発電に好適な変速比に変更できる。
本開示の第３側面に従う第４側面の制御装置において、前記制御部は、前記第１情報に応じて、前記発電効率が上昇するように、前記変速比を変更するように前記変速装置を制御するように構成される。
第４側面の制御装置は、第１情報に応じて、発電効率が上昇するように変速比を変更できる。
本開示の第３または４側面に従う第５側面の制御装置において、前記制御部は、前記第１情報に応じて、前記発電効率が最大になるように、前記変速比を変更するように前記変速装置を制御するように構成される。
第５側面の制御装置は、第１情報に応じて、発電効率が最大になるように変速比を変更できる。
本開示の第３から第５側面のいずれか１つに従う第６側面の制御装置において、前記制御部は、前記第１情報と、前記モータに入力されるトルクおよび前記モータの回転速度の少なくとも１つと、前記モータによって発生する電流および電圧の少なくとも１つと、に応じて、前記発電効率が上昇するように、前記変速比を変更するように前記変速装置を制御するように構成される。
第６側面の制御装置は、第１情報と、モータに入力されるトルクおよびモータの回転速度の少なくとも１つと、モータによって発生する電流および電圧の少なくとも１つとに応じて、発電効率が上昇するよう変速比を変更できる。
本開示の第１から第６側面のいずれか１つに従う第７側面の制御装置において、前記変速比は、前記人力駆動車のクランク軸の回転速度に対する前記人力駆動車の前記車輪の回転速度の比である。
第７側面の制御装置は、クランク軸の回転速度に対する車輪の回転速度の比を変更することによって、モータが好適に発電できる。
本開示の第８側面に従う変速システムは、人力駆動車用の変速システムであって、第１から第７側面のいずれか１つに記載の制御装置と、前記変速装置と、を備え、前記変速装置は、前記車輪のハブに設けられる内装変速機を含む。
第８側面の変速システムは、内装変速機を含むため、例えば、人力駆動車のコースティング中においても変速比を好適に変更できる。
本開示の第８側面に従う第９側面の変速システムにおいて、切替部をさらに備え、前記切替部は、前記変速装置に設けられ、前記車輪が正転する場合に、前記モータから前記車輪への第１駆動力の伝達を許容する第１伝達状態と、前記車輪が正転する場合に、前記車輪から前記モータへの第２駆動力の伝達を許容する第２伝達状態との間において、伝達状態を切り替え可能に構成される。
第９側面の変速システムは、変速装置に設けられる切替部によってモータと車輪との間における駆動力の伝達状態を切り替えできる。
本開示の第８または９側面に従う第１０側面の変速システムにおいて、前記モータをさらに備え、前記モータは、前記人力駆動車に推進力を付与するように構成される。
第１０側面の変速システムは、人力駆動車に推進力を付与するモータにおいて好適に発電できる。
本開示の第１０側面に従う第１１側面の変速システムにおいて、前記モータは、前記人力駆動車のクランク軸からフロントスプロケットまでの伝達経路に設けられる接続部に接続される。
第１１側面の変速システムは、クランク軸からフロントスプロケットまでの伝達経路に設けられる接続部に接続されるモータにおいて好適に発電できる。
本開示の第１１側面に従う第１２側面の変速システムにおいて、前記変速装置は、前記接続部と、前記モータとの間に配置される。
第１２側面の変速システムは、モータと接続部との間に配置される変速装置によってモータが好適に発電できる。
本開示の人力駆動車用の制御装置および人力駆動車用の変速システムによれば、モータが好適に発電できる人力駆動車用の制御装置および人力駆動車用の変速システムを提供できる。
第１実施形態の人力駆動車用の制御装置および人力駆動車用の変速システムを含む人力駆動車の駆動力の伝達経路を示すブロック図である。 第１実施形態の人力駆動車用の制御装置および人力駆動車用の変速システムを含む人力駆動車の電気的な構成を示すブロック図である。 図１の車輪のハブに設けられる内装変速機の正面図である。 図３のＤ４－Ｄ４線に沿う断面図である。 図４の回転軸および解除部の斜視図である。 図２の制御部によって実行され、モータが発電する場合の変速装置を制御する処理のフローチャートである。 第２実施形態の制御部によって実行され、モータが発電する場合の変速装置を制御する処理のフローチャートである。 変形例の人力駆動車の駆動力の伝達経路を示すブロック図である。
＜第１実施形態＞
図１から図６を参照して、人力駆動車用の制御装置８０および人力駆動車用の変速システム９０が説明される。人力駆動車は、少なくとも１つの車輪を有し、少なくとも人力駆動力によって駆動できる乗り物である。人力駆動車は、例えばマウンテンバイク、ロードバイク、シティバイク、カーゴバイク、ハンドバイク、および、リカンベントなど種々の種類の自転車を含む。人力駆動車が有する車輪の数は限定されない。人力駆動車は、例えば１輪車および２輪以上の車輪を有する乗り物も含む。人力駆動車は、人力駆動力のみによって駆動できる乗り物に限定されない。人力駆動車は、人力駆動力だけではなく、電気モータの駆動力を推進に利用するＥ－ｂｉｋｅを含む。Ｅ－ｂｉｋｅは、電気モータによって推進が補助される電動アシスト自転車を含む。以下、それぞれの実施形態において、人力駆動車は、電動アシスト自転車として説明される。
人力駆動車１０は、少なくとも１つの車輪１２と、車体と、を含む。少なくとも１つの車輪１２は、前輪、および、後輪１２Ｒを含む。車体は、フレームを含む。人力駆動車１０は、人力駆動力が入力されるクランクをさらに含む。クランクは、フレームに対して回転可能なクランク軸１４と、クランクアームとを含む。クランクアームは、クランク軸１４の軸方向の端部にそれぞれ設けられる。クランクアームには、ペダルが連結される。
フレームには、フロントフォークが接続される。フロントフォークには、前輪が取り付けられる。フロントフォークには、ハンドルバーがステムを介して連結される。後輪１２Ｒは、フレームに支持される。本実施形態では、クランクは、駆動機構によって後輪１２Ｒと連結される。後輪１２Ｒは、クランク軸１４が回転することによって駆動される。前輪および後輪１２Ｒの少なくとも１つが、駆動機構によってクランクに連結されてもよい。
駆動機構は、クランク軸１４に連結される第１駆動機構回転体を含む。本実施形態では、第１駆動機構回転体は、フロントスプロケット１６を含む。第１駆動機構回転体は、プーリ、または、ベベルギアを含んでいてもよい。例えば、クランク軸１４は、フロントスプロケット１６と、ワンウェイクラッチ１８を介して連結される。
駆動機構は、第２駆動機構回転体および駆動機構連結部材をさらに含む。駆動機構連結部材は、第１駆動機構回転体の回転力を第２駆動機構回転体に伝達するように構成される。本実施形態では、駆動機構連結部材は、チェーン２０を含む。駆動機構連結部材は、ベルト、または、シャフトを含んでいてもよい。本実施形態では、第２駆動機構回転体は、リアスプロケット２２を含む。第２駆動機構回転体は、プーリ、または、ベベルギアを含んでもよい。例えば、チェーン２０は、フロントスプロケット１６およびリアスプロケット２２に巻き掛けられる。例えば、第２駆動機構回転体は、後輪１２Ｒに連結される。後輪１２Ｒは、第２駆動機構回転体の回転にともなって回転するように構成される。
人力駆動車１０は、発電可能なモータ２４と、変速装置２６と、を含む。人力駆動車１０は、変速システム９０を備える。人力駆動車用の変速システム９０は、制御装置８０と、変速装置２６と、を備える。変速システム９０は、モータ２４をさらに備える。
例えば、モータ２４は、人力駆動車１０に推進力を付与するように構成される。例えば、モータ２４は、人力駆動車１０のクランク軸１４からフロントスプロケット１６までの伝達経路ＲＡに設けられる接続部３０に接続される。
例えば、モータ２４は、発電可能に構成される。例えば、モータ２４は、回生制動装置として、人力駆動車１０を制動可能に構成されてもよい。例えば、モータ２４は、車輪１２から回転力が伝達されることによって、発電する。
例えば、人力駆動車１０は、ドライブユニット３２を含む。例えば、モータ２４は、ドライブユニット３２に設けられる。例えば、モータ２４の少なくとも一部は、ドライブユニット３２のハウジングに収容される。例えば、モータ２４は、１または複数の電気モータを含む。電気モータは、例えば、ブラシレスモータである。モータ２４が第１モータ回転方向に回転する場合、モータ２４は人力駆動車１０に推進力を付与するように構成される。モータ２４は、供給される電力が増加するほど、出力トルクが増加する。
例えば、ドライブユニット３２は、減速機３４を含む。減速機３４は、ドライブユニット３２のハウジングに収容される。例えば、減速機３４は、モータ２４と接続部３０との間に設けられる。例えば、減速機３４は、モータ２４の回転軸の駆動力が入力される減速機入力部の回転速度よりも減速機出力部の回転速度が減少するように構成される。減速機３４の減速機出力部は、接続部３０に接続される。本実施形態では、接続部３０は、モータ２４が出力するモータ駆動力と、クランク軸１４に入力される人力駆動力とを合わせて、第１駆動機構回転体に出力するように構成される出力部を含む。接続部３０は、チェーン２０を含んでもよい。接続部３０がチェーン２０を含む場合、モータ２４には、チェーン２０と係合してチェーン２０を駆動するスプロケットが設けられてもよい。
伝達経路ＲＡには、ワンウェイクラッチ１８が設けられる。例えば、ワンウェイクラッチ１８は、クランク軸１４と接続部３０との間に設けられる。例えば、ワンウェイクラッチ１８は、ドライブユニット３２に設けられる。例えば、ワンウェイクラッチ１８は、ローラクラッチを含む。例えば、ワンウェイクラッチ１８は、内輪、外輪、および、内輪と外輪との間に設けられる複数のローラ、を含む。ワンウェイクラッチ１８は、爪式クラッチ、または、スプラグクラッチを含んでいてもよい。
接続部３０は、例えば、ワンウェイクラッチ１８と、フロントスプロケット１６との間に設けられる。例えば、クランク軸１４は、ワンウェイクラッチ１８に接続される。ワンウェイクラッチ１８は、接続部３０に接続される。接続部３０は、フロントスプロケット１６に接続される。
クランク軸１４に人力駆動力が加えられてクランク軸１４が車輪１２の正転方向と対応する第１回転方向に回転すると、ワンウェイクラッチ１８によって、クランク軸１４から接続部３０にトルクが伝達される。クランク軸１４に人力駆動力が加えられてクランク軸１４が車輪１２の逆転方向と対応する第２回転方向に回転すると、ワンウェイクラッチ１８によって、クランク軸１４から接続部３０にトルクが伝達されない。
変速装置２６は、モータ２４に接続され、人力駆動車１０の変速比Ｒを変更可能に構成される。車輪１２は、変速装置２６を介してモータ２４に接続される。本実施形態において、変速比Ｒは、人力駆動車１０のクランク軸１４の回転速度に対する人力駆動車１０の車輪１２の回転速度の比である。例えば、変速装置２６は、リアスプロケット２２の回転数に対して後輪１２Ｒの回転数を変化させるために用いられる。例えば、変速装置２６は、車輪１２のハブ１２Ａに設けられる内装変速機２８を含む。内装変速機２８は、後輪１２Ｒのハブ１２Ａに設けられる。内装変速機２８は、複数の変速段を備えている。内装変速機２８は、リアスプロケット２２と後輪１２Ｒとの間に設けられる。リアスプロケット２２に伝達されたトルクは、内装変速機２８を介して後輪１２Ｒに伝達される。
例えば、変速装置２６は、第１アクチュエータ４０を含む。例えば、内装変速機２８は、第１アクチュエータ４０を含む。第１アクチュエータ４０は、変速比Ｒが切り替わるように、内装変速機２８の駆動軸７４Ｄを駆動可能に構成される。
人力駆動車用の変速システム９０は、切替部３６をさらに備える。例えば、切替部３６は、変速装置２６に設けられる。例えば、切替部３６は内装変速機２８に設けられる。切替部３６は、車輪１２が正転する場合に、モータ２４から車輪１２への第１駆動力の伝達を許容する第１伝達状態と、車輪１２が正転する場合に、車輪１２からモータ２４への第２駆動力の伝達を許容する第２伝達状態との間において、伝達状態を切り替え可能に構成される。例えば、クランク軸１４に人力駆動力が入力されず、かつ、人力駆動車１０が坂道を下るようなコースティング時において、切替部３６の伝達状態は、第１伝達状態から第２伝達状態に切り替わる。
変速システム９０は、車輪１２からモータ２４へ第２駆動力が伝達される場合であっても、変速比Ｒを変更可能に構成される。例えば、車輪１２からモータ２４へ第２駆動力が伝達される場合、切替部３６が第１伝達状態から第２伝達状態に切り替えられることによって、内装変速機２８を介して、車輪１２からモータ２４へ第２駆動力が伝達される。
例えば、人力駆動力によってクランク軸１４が第１回転方向に回転する場合、フロントスプロケット１６に伝達された人力駆動力は、チェーン２０、リアスプロケット２２、内装変速機２８、および、後輪１２Ｒの順に伝達される。伝達された人力駆動力によって、後輪１２Ｒが正転する。例えば、モータ２４が第１回転方向と対応する方向に回転する場合、かつ、切替部３６の伝達状態が第１伝達状態の場合、モータ２４のトルクは、減速機３４、接続部３０、フロントスプロケット１６、チェーン２０、および、リアスプロケット２２、および、内装変速機２８を介して、後輪１２Ｒの順に伝達される。伝達された人力駆動力によって、後輪１２Ｒが正転する。リアスプロケット２２から内装変速機２８にトルクが伝達される場合、内装変速機２８に入力された回転は、内装変速機２８に設定される変速比Ｒに変速されて後輪１２Ｒに出力される。
例えば、コースティング等によって後輪１２Ｒが正転する場合、かつ、切替部３６の伝達状態が第２伝達状態の場合、後輪１２Ｒのトルクは、内装変速機２８、リアスプロケット２２、チェーン２０、フロントスプロケット１６、接続部３０、および、減速機３４を介して、モータ２４に伝達される。後輪１２Ｒから内装変速機２８にトルクが伝達される場合、内装変速機２８に入力された回転は、内装変速機２８に設定される変速比Ｒのうち、第２伝達状態の場合の変速比Ｒの逆数に変速されてリアスプロケット２２に出力される。
例えば、人力駆動車１０は、バッテリ３８をさらに含む。バッテリ３８は、１または複数のバッテリ素子を含む。バッテリ素子は、充電池を含む。バッテリ３８は、モータ２４の回転によって発生する回生電力を充電可能に構成される。バッテリ３８は、充電容量までの電力を充電できるように構成される。充電容量は、バッテリ３８の特性に応じて設定される。例えば、バッテリ３８は、モータ２４に電力を供給可能に構成される。
例えば、人力駆動車１０は、電動ブレーキ４４をさらに含む。例えば、電動ブレーキ４４はモータ２４とは別体である。電動ブレーキ４４は、人力駆動車１０を制動する。電動ブレーキ４４は、人力駆動車１０を制動するための制動力を発生させる。例えば、電動ブレーキ４４は、車輪１２の回転を制動するように構成される。例えば、電動ブレーキ４４は、フロントブレーキおよびリアブレーキの少なくとも１つを含む。
例えば、人力駆動車１０は、モータ２４の状態を検出する第１検出部４６をさらに含む。例えば、モータ２４の状態は、モータ２４の回転速度と、モータ２４の出力トルクと、モータ２４の回生によって発生する電流および電圧と、の少なくとも１つを含む。
例えば、第１検出部４６は、モータ２４のロータ、モータ２４の出力軸、減速機３４、および、接続部３０から車輪１２までに設けられる駆動力の伝達部材の少なくとも１つの回転速度を検出するように構成される。第１検出部４６は、制御部８２と有線または無線によって通信可能に接続される。第１検出部４６は、検出した人力駆動車１０の状態を制御装置８０に出力する。例えば、第１検出部４６は、磁極センサを含む。磁極センサは、ドライブユニット３２のうちのモータ２４の近傍に設けられる。モータ２４の回転速度は、磁極センサによって検出される。
例えば、第１検出部４６は、モータ２４のリード線に設けられる。例えば、第１検出部４６は、電流センサおよび電圧センサを含む。制御装置８０の制御部８２は、第１検出部４６によって検出された電流センサによって検出された電流、または、電圧センサによって検出された電圧から、モータ２４の回転速度を算出するように構成されてもよい。
例えば、人力駆動車１０は、人力駆動車１０の状態を検出する第２検出部４８を含む。例えば、人力駆動車１０の状態は、クランク軸１４の回転速度、車速、加速度、および、人力駆動車１０に入力される人力駆動力の少なくとも１つを含む。例えば、第２検出部４８は、クランク軸１４の回転速度、車速、加速度、および、人力駆動車１０に入力される人力駆動力の少なくとも１つに応じた情報を検出する。第２検出部４８は、制御部８２と有線または無線によって通信可能に接続される。第２検出部４８は、検出した人力駆動車１０の状態を制御装置８０に出力する。例えば、第２検出部４８は、クランク回転センサ、車速センサ、および、トルクセンサの少なくとも１つを含む。
クランク回転センサは、クランク軸１４の回転速度に応じた情報を検出するように構成される。クランク軸１４の回転速度に応じた情報は、クランク軸１４の角加速度を含む。人力駆動車１０の加速度は、例えば、クランク軸１４の角加速度である。クランク回転センサは、例えば、人力駆動車１０のフレームに設けられる。
クランク回転センサは、磁界の強度に応じた信号を出力する磁気センサを含んで構成される。磁気センサは、周方向に磁界の強度が変化する環状の磁石を含む。周方向に磁界の強度が変化する環状の磁石は、クランク軸１４、クランク軸１４に連動して回転する部材、または、クランク軸１４から第１駆動機構回転体までの間の伝達経路ＲＡに設けられる。
クランク回転センサは、クランク軸１４の回転速度に応じた信号を出力する。磁石は、クランク軸１４から第１駆動機構回転体までの人力駆動力の伝達経路ＲＡにおいて、クランク軸１４と一体に回転する部材に設けられてもよい。クランク回転センサは、磁気センサに代えて光学センサ、加速度センサ、ジャイロセンサ、または、トルクセンサなどを含んでいてもよい。
例えば、クランク回転センサは、クランクが１回転する間において、予め定める回数の検出信号を出力するように構成される。予め定める回数は、例えば、２以上である。好ましくは、予め定める回数は、４以上である。予め定める回数は、好ましくは４の倍数である。好ましくは、予め定める回数は、８、１２、または、１６である。クランク回転センサは、車速センサを含んで構成されていてもよい。クランク回転センサが車速センサを含む場合、例えば、制御部８２は、車速センサによって検出される車速と、変速比Ｒとに応じてクランクの回転速度を算出するように構成される。
車速センサは、人力駆動車１０の車輪１２の回転速度に応じた情報を検出するように構成される。人力駆動車１０の車輪１２の回転速度に応じた情報は、車速を含む。車速センサは、例えば、人力駆動車１０の車輪１２に設けられる磁石を検出するように構成される。車速センサは、車輪１２の回転速度に応じた信号を出力する。
制御部８２は、車輪１２の回転速度と、車輪１２の周長に関する情報とに基づいて人力駆動車１０の車速を算出できる。車輪１２の周長は、例えば、タイヤの周長である。記憶部８４には車輪１２の周長に関する情報が記憶される。
車速センサは、例えば、リードスイッチを構成する磁性リード、または、ホール素子を含む。例えば、車速センサは、人力駆動車１０のフレームのチェーンステイに取り付けられる。車速センサは、後輪１２Ｒに取り付けられる磁石を検出するように構成される。車速センサは、フロントフォークに設けられてもよい。車速センサがフロントフォークに設けられる場合、前輪に取り付けられる磁石を検出する構成としてもよい。
車速センサは、車輪１２に設けられる磁石を検出する構成に限らず、例えば、光学センサなどを含んで構成されてもよい。好ましくは、車速センサは、例えば、車輪１２が１回転する間に、予め定める回数の検出信号を出力するように構成される。予め定める回数は、例えば、２以上である。好ましくは、予め定める回数は、４以上である。予め定める回数は、好ましくは４の倍数である。好ましくは、予め定める回数は、８、１２、または、１６である。本実施形態において、車速センサは、車輪１２が一回転した場合に、リードスイッチが磁石を２回以上検出するように構成される。
トルクセンサは、人力駆動力によってクランク軸１４に与えられるトルクに応じた信号を出力するように構成される。人力駆動力によってクランク軸１４に与えられるトルクに応じた信号は、人力駆動車１０に入力される人力駆動力に関する情報を含む。
トルクセンサは、例えば、伝達経路ＲＡにワンウェイクラッチ１８が設けられる場合、ワンウェイクラッチ１８よりも伝達経路ＲＡの上流側に設けられる。トルクセンサは、歪センサ、磁歪センサ、または、圧力センサなどを含む。歪センサは、歪ゲージを含む。トルクセンサは、伝達経路ＲＡ、または、伝達経路ＲＡに含まれる部材の近傍に含まれる部材に設けられる。
伝達経路ＲＡに含まれる部材は、例えば、クランク軸１４、クランク軸１４と第１駆動機構回転体との間において人力駆動力を伝達する部材、クランクアーム、または、ペダルを含む。トルクセンサは、人力駆動力に関する情報を取得できればどのような構成であってもよく、例えば、ペダルに与えられる圧力を検出するセンサ、または、チェーン２０の張力を検出するセンサなどを含んでいてもよい。
例えば、トルクセンサは、クランク軸１４が１回転する間において、予め定める回数の検出信号を出力するように構成される。予め定める回数は、例えば、２以上である。好ましくは、予め定める回数は、４以上である。予め定める回数は、好ましくは４の倍数である。好ましくは、予め定める回数は、８、１２、または、１６である。
例えば、人力駆動車１０は、ライダの操作を検出可能な第３検出部５０をさらに含む。例えば、人力駆動車１０は、操作装置５２をさらに含む。第３検出部５０は、操作装置５２に含まれる。操作装置５２は電動ブレーキ４４を操作可能に構成される。第３検出部５０は、操作装置５２の操作部材の変位状態を検出するように構成される。第３検出部５０は、変位センサおよび力センサの少なくとも１つを含む。
例えば、内装変速機２８は、ハウジング５４、変速ユニット５６、第１支持部材５８、第２支持部材６０、変速機構６２、および、第１ハブ軸６４、第２ハブ軸６６を備える。ハウジング５４はハブシェル５４Ａを含む。例えば、第１アクチュエータ４０は、ハウジング５４に設けられる。例えば、第１アクチュエータ４０は、ハウジング５４の内部に収容される。
第１支持部材５８は、変速ユニット５６を支持するように変速ユニット５６に対してハブシェル５４Ａの第１端部５４Ｂ側に配置される。第２支持部材６０は、変速ユニット５６を支持するように変速ユニット５６に対してハブシェル５４Ａの第２端部５４Ｃ側に配置される。
第１伝達部６８は、第１回転体６８Ａ、支軸６８Ｂ、および、第４回転体６８Ｃを含む。第１回転体６８Ａには、人力駆動力が伝達される。第１回転体６８Ａは、支軸６８Ｂと同軸に設けられ、支軸６８Ｂの中心軸線ＣＸまわりに回転可能である。第１回転体６８Ａは、支軸６８Ｂに回転可能に支持される。第１回転体６８Ａは、支軸６８Ｂの軸方向において、第１支持部材５８と第２支持部材６０との間に配置される。
第１回転体６８Ａは、第１入力歯車６８Ｄおよび第２入力歯車６８Ｅを含む。第１入力歯車６８Ｄおよび第２入力歯車６８Ｅの歯数および基準ピッチ円直径は互いに異なる。第１入力歯車６８Ｄは、第２入力歯車６８Ｅよりも歯数が多い。第１入力歯車６８Ｄの基準ピッチ円直径は、第２入力歯車６８Ｅの基準ピッチ円直径よりも長い。
第１入力歯車６８Ｄは、支軸６８Ｂの軸方向において、第２入力歯車６８Ｅよりも第１ハブ軸６４の近くに配置される。例えば、第１入力歯車６８Ｄおよび第２入力歯車６８Ｅは一体的に形成される。第１入力歯車６８Ｄおよび第２入力歯車６８Ｅは別体で形成され、互いに取り付けられてもよい。
内装変速機２８に用いられる各歯車を構成する材料は、任意に選択できる。例えば、内装変速機２８に用いられる各歯車を構成する材料は、金属である。内装変速機２８に用いられる各歯車を構成する材料は、合成樹脂であってもよい。
例えば、支軸６８Ｂは、第１支持部材５８および第２支持部材６０に回転不能に支持されている。支軸６８Ｂは、第１支持部材５８および第２支持部材６０に回転可能に取り付けられてもよい。例えば、支軸６８Ｂは、中空形状である。
第４回転体６８Ｃはハウジング５４に回転を出力する。第４回転体６８Ｃは、第１出力歯車６８Ｆ、第２出力歯車６８Ｇ、および、第３出力歯車６８Ｈを含む。第１出力歯車６８Ｆ、第２出力歯車６８Ｇ、および、第３出力歯車６８Ｈのそれぞれの歯数および基準ピッチ円直径は互いに異なる。第１出力歯車６８Ｆの歯数は、第１出力歯車６８Ｆ、第２出力歯車６８Ｇ、および、第３出力歯車６８Ｈの歯数のうち最も少ない。第２出力歯車６８Ｇの歯数は、第１出力歯車６８Ｆの歯数よりも多く、第３出力歯車６８Ｈの歯数よりも少ない。第３出力歯車６８Ｈの歯数は、第１出力歯車６８Ｆ、第２出力歯車６８Ｇ、および、第３出力歯車６８Ｈの歯数のうち最も多い。
第１出力歯車６８Ｆの基準ピッチ円直径は、第１出力歯車６８Ｆ、第２出力歯車６８Ｇ、および、第３出力歯車６８Ｈの基準ピッチ円直径のうち最も短い。第２出力歯車６８Ｇの基準ピッチ円直径は、第１出力歯車６８Ｆの基準ピッチ円直径よりも長く、第３出力歯車６８Ｈの基準ピッチ円直径よりも短い。第３出力歯車６８Ｈの基準ピッチ円直径は、第１出力歯車６８Ｆ、第２出力歯車６８Ｇ、および、第３出力歯車６８Ｈの基準ピッチ円直径のうち最も長い。例えば、第１出力歯車６８Ｆ、第２出力歯車６８Ｇ、および、第３出力歯車６８Ｈは一体的に形成される。第１出力歯車６８Ｆ、第２出力歯車６８Ｇ、および、第３出力歯車６８Ｈは別体で形成され、互いに固定されてもよい。
第１出力歯車６８Ｆは、支軸６８Ｂの軸方向において、第２出力歯車６８Ｇおよび第３出力歯車６８Ｈよりも第１ハブ軸６４の近くに配置される。第２出力歯車６８Ｇは、支軸６８Ｂの軸方向において、第３出力歯車６８Ｈよりも第１ハブ軸６４の近くに配置される。第２出力歯車６８Ｇは、支軸６８Ｂの軸方向において、第１出力歯車６８Ｆと第３出力歯車６８Ｈとの間に配置される。第３出力歯車６８Ｈは、支軸６８Ｂの軸方向において、第２出力歯車６８Ｇよりも第２ハブ軸６６の近くに配置される。
第２伝達部７０は、第２回転体７０Ａ、回転軸７０Ｂ、および、第３回転体７０Ｃを含む。第２回転体７０Ａは、第１回転体６８Ａと連結される。第２回転体７０Ａは、回転軸７０Ｂと同軸に配置される。第２回転体７０Ａは、回転軸７０Ｂの軸方向において、第１支持部材５８と第２支持部材６０との間に配置される。第２回転体７０Ａは、回転軸７０Ｂの中心軸線ＣＹまわりに回転可能である。第２回転体７０Ａは、第１入力側歯車７０Ｄおよび第２入力側歯車７０Ｅを含む。
第１入力側歯車７０Ｄおよび第２入力側歯車７０Ｅの歯数および基準ピッチ円直径は互いに異なる。第１入力側歯車７０Ｄの歯数は、第２入力側歯車７０Ｅの歯数よりも少ない。第１入力側歯車７０Ｄの基準ピッチ円直径は、第２入力側歯車７０Ｅの基準ピッチ円直径よりも短い。第１入力側歯車７０Ｄは第１入力歯車６８Ｄと連結される。第１入力側歯車７０Ｄは、回転軸７０Ｂの軸方向において、第２入力側歯車７０Ｅよりも第１ハブ軸６４の近くに配置される。第２入力側歯車７０Ｅは、第２入力歯車６８Ｅと連結される。回転軸７０Ｂは、第１支持部材５８および第２支持部材６０に回転可能に支持される。
第３回転体７０Ｃは、第１出力側歯車７０Ｆ、第２出力側歯車７０Ｇ、および、第３出力側歯車７０Ｈを含む。第１出力側歯車７０Ｆ、第２出力側歯車７０Ｇ、および、第３出力側歯車７０Ｈの歯数および基準ピッチ円直径は互いに異なる。
第１出力側歯車７０Ｆの歯数は、第１出力側歯車７０Ｆ、第２出力側歯車７０Ｇ、および、第３出力側歯車７０Ｈの歯数のうち最も多い。第２出力側歯車７０Ｇの歯数は、第１出力側歯車７０Ｆの歯数よりも少なく、第３出力側歯車７０Ｈの歯数よりも多い。第３出力側歯車７０Ｈの歯数は、第１出力側歯車７０Ｆ、第２出力側歯車７０Ｇ、および、第３出力側歯車７０Ｈの歯数のうち最も少ない。
第１出力側歯車７０Ｆの基準ピッチ円直径は、第１出力側歯車７０Ｆ、第２出力側歯車７０Ｇ、および、第３出力側歯車７０Ｈの基準ピッチ円直径のうち最も長い。第２出力側歯車７０Ｇの基準ピッチ円直径は、第１出力側歯車７０Ｆの基準ピッチ円直径よりも長く、第３出力側歯車７０Ｈの基準ピッチ円直径よりも短い。第３出力側歯車７０Ｈの基準ピッチ円直径は、第１出力側歯車７０Ｆ、第２出力側歯車７０Ｇ、および、第３出力側歯車７０Ｈの基準ピッチ円直径のうち最も短い。
第１出力側歯車７０Ｆは、回転軸７０Ｂの軸方向において、第２出力側歯車７０Ｇおよび第３出力側歯車７０Ｈよりも第１ハブ軸６４の近くに配置される。第２出力側歯車７０Ｇは、回転軸７０Ｂの軸方向において、第３出力側歯車７０Ｈよりも第１ハブ軸６４の近くに配置される。第２出力側歯車７０Ｇは、回転軸７０Ｂの軸方向において、第１出力側歯車７０Ｆと第３出力側歯車７０Ｈとの間に配置される。第１出力側歯車７０Ｆは、第１出力歯車６８Ｆと連結される。第２出力側歯車７０Ｇは、第２出力歯車６８Ｇと連結される。第３出力側歯車７０Ｈは、第３出力歯車６８Ｈと連結される。
内装変速機２８は、連結部材７２Ａ、第１追加連結部材７２Ｂ、および、第２追加連結部材７２Ｃをさらに含む。連結部材７２Ａ、第１追加連結部材７２Ｂ、および、第２追加連結部材７２Ｃは、回転軸７０Ｂの軸方向に相対移動可能に回転軸７０Ｂが挿入されるリングである。
連結部材７２Ａは、第２回転体７０Ａに対して回転軸７０Ｂの軸方向に移動可能である。連結部材７２Ａは、第１伝達部６８から伝達される人力駆動力が第２回転体７０Ａを介して回転軸７０Ｂに伝達されるように、第２回転体７０Ａと回転軸７０Ｂとを連結可能である。連結部材７２Ａは、回転軸７０Ｂの軸方向において、第１入力側歯車７０Ｄと第２入力側歯車７０Ｅとの間に配置される。連結部材７２Ａは、第２回転体７０Ａと連結可能な連結構造を有する。
連結部材７２Ａの数は任意である。例えば、連結部材７２Ａの数は、第２回転体７０Ａの数よりも少ない。例えば、第２回転体７０Ａの数がｎ個である場合、連結部材７２Ａの数は、ｎ－１個である。ｎは、２以上のいずれかの自然数である。連結部材７２Ａは、第２回転体７０Ａの第１入力側歯車７０Ｄの側面に対向する第１カム面７２Ｄを含む。第１カム面７２Ｄは、回転軸７０Ｂの周方向とは非平行に延びるように構成される。第１カム面７２Ｄの形状は、スパイラル状である。
第１追加連結部材７２Ｂは、第３回転体７０Ｃに対して回転軸７０Ｂの軸方向に移動可能である。第１追加連結部材７２Ｂは、第３回転体７０Ｃと回転軸７０Ｂとを連結可能である。第１追加連結部材７２Ｂは、回転軸７０Ｂの軸方向において、第１出力側歯車７０Ｆと第２出力側歯車７０Ｇとの間に配置される。第１追加連結部材７２Ｂは、第１出力側歯車７０Ｆと連結可能な連結構造を有する。
第１追加連結部材７２Ｂは、第３回転体７０Ｃの第１出力側歯車７０Ｆの側面に対向する第２カム面７２Ｅを含む。第２カム面７２Ｅは、回転軸７０Ｂの周方向とは非平行に延びるように構成される。第２カム面７２Ｅの形状は、スパイラル状である。
第２追加連結部材７２Ｃは、第３回転体７０Ｃに対して回転軸７０Ｂの軸方向に移動可能である。第２追加連結部材７２Ｃは、第３回転体７０Ｃと回転軸７０Ｂとを連結可能である。第２追加連結部材７２Ｃは、回転軸７０Ｂの軸方向において、第２出力側歯車７０Ｇと第３出力側歯車７０Ｈとの間に配置される。第２追加連結部材７２Ｃは、第２出力側歯車７０Ｇと連結可能な連結構造を有する。
第２追加連結部材７２Ｃは、第３回転体７０Ｃの第２出力側歯車７０Ｇの側面に対向する第３カム面７２Ｆを含む。第３カム面７２Ｆは、回転軸７０Ｂの周方向とは非平行に延びるように構成される。第３カム面７２Ｆの形状は、スパイラル状である。
第１追加連結部材７２Ｂおよび第２追加連結部材７２Ｃの数は任意である。例えば、第１追加連結部材７２Ｂおよび第２追加連結部材７２Ｃの合計数は、第３回転体７０Ｃの数よりも少ない。例えば、第３回転体７０Ｃの数がｍ個である場合、第１追加連結部材７２Ｂおよび第２追加連結部材７２Ｃの合計数は、ｍ－１個である。ｍは、２以上のいずれかの自然数である。
例えば、解除部７４Ａは、第１伝達部６８から伝達される人力駆動力を利用して連結部材７２Ａを回転軸７０Ｂの軸方向に移動させることによって、第２回転体７０Ａと回転軸７０Ｂとの連結を解除する。例えば、解除部７４Ａは、第１伝達部６８から伝達される人力駆動力を利用して第１追加連結部材７２Ｂおよび第２追加連結部材７２Ｃを回転軸７０Ｂの軸方向に移動させることによって、第３回転体７０Ｃと回転軸７０Ｂとの連結を解除する。例えば、解除部７４Ａは、支持部７４Ｂ、少なくとも１つの作動部７４Ｃ、および、駆動軸７４Ｄを備える。
支持部７４Ｂは、少なくとも１つの作動部７４Ｃを支持する。少なくとも１つの作動部７４Ｃはそれぞれ、接触部材７４Ｅおよび保持部７４Ｆを含む。接触部材７４Ｅは、第１接触部材７４Ｇおよび第２接触部材７４Ｈを含む。第１接触部材７４Ｇは、保持部７４Ｆから回転軸７０Ｂに向かって延びる。第２接触部材７４Ｈは、第１部分７４Ｋおよび第２部分７４Ｍを含む。第１部分７４Ｋは、保持部７４Ｆから回転軸７０Ｂに向かって延びる。第２部分７４Ｍは、第１部分７４Ｋの回転軸７０Ｂ側の端部から第１接触部材７４Ｇに向かって湾曲する。第１接触部材７４Ｇの先端と第２接触部材７４Ｈの第２部分７４Ｍの先端とは、回転軸７０Ｂを介して対向する。
第１部分７４Ｋは、回転軸７０Ｂに接近する方向、および、回転軸７０Ｂから離れる方向にスライド可能である。例えば、第１部分７４Ｋは、人力駆動力によって回転軸７０Ｂに接近する方向、および、回転軸７０Ｂから離れる方向にスライド可能である。
例えば、駆動軸７４Ｄは、接触部材７４Ｅの状態を、第１状態および第２状態の一方から他方に切り替えるように接触部材７４Ｅに連結される。第１状態は、接触部材７４Ｅが連結部材７２Ａ、第１追加連結部材７２Ｂ、および、第２追加連結部材７２Ｃの少なくとも１つから離れる状態である。第２状態は、接触部材７４Ｅが連結部材７２Ａ、第１追加連結部材７２Ｂ、および、第２追加連結部材７２Ｃの少なくとも１つに接触する状態である。駆動軸７４Ｄは、回転軸７０Ｂの中心軸線ＣＹとは別の中心軸線ＣＺの回りに回転可能に設けられる。駆動軸７４Ｄは、回転軸７０Ｂと平行に配置される。
第１カム面７２Ｄ、第２カム面７２Ｅ、および、第３カム面７２Ｆは、接触部材７４Ｅの第２接触部材７４Ｈと接触可能な位置に設けられる。少なくとも１つの作動部７４Ｃは、第１作動部７５Ａ、第２作動部７５Ｂ、および、第３作動部７５Ｃを含む。第１作動部７５Ａの第２接触部材７４Ｈは、第１カム面７２Ｄと接触可能な位置に設けられる。第２作動部７５Ｂの第２接触部材７４Ｈは、第２カム面７２Ｅと接触可能な位置に設けられる。第３作動部７５Ｃの第２接触部材７４Ｈは、第３カム面７２Ｆと接触可能な位置に設けられる。
第１アクチュエータ４０は、駆動軸７４Ｄを回転させる。第１アクチュエータ４０は、例えば、電気モータである。例えば、第１アクチュエータ４０の回転は減速機３４によって減速されて駆動軸７４Ｄに伝達される。第１アクチュエータ４０が駆動軸７４Ｄを予め定める回転位相になるように回転させることによって、接触部材７４Ｅの状態を変化させる。駆動軸７４Ｄの回転位相に応じて、変速比Ｒは段階的に変化する。
例えば、切替部３６は、連結部材７２Ａ、第１追加連結部材７２Ｂ、第２追加連結部材７２Ｃ、第１ワンウェイクラッチ７６Ａ、および、第２ワンウェイクラッチ７６Ｂを含んで構成される。第１ワンウェイクラッチ７６Ａは、回転軸７０Ｂに設けられ、連結部材７２Ａと第１追加連結部材７２Ｂとの間に配置される。第１ワンウェイクラッチ７６Ａは、第２入力側歯車７０Ｅの第１方向への回転速度が回転軸７０Ｂの第１方向への回転速度よりも高い場合に第２入力歯車６８Ｅの回転トルクを回転軸７０Ｂに伝達する。第１ワンウェイクラッチ７６Ａは、第２入力側歯車７０Ｅの第１方向への回転速度が回転軸７０Ｂの第１方向への回転速度以下の場合に第２入力側歯車７０Ｅの回転トルクを回転軸７０Ｂに伝達しない。
第２ワンウェイクラッチ７６Ｂは、回転軸７０Ｂに設けられ、第２追加連結部材７２Ｃと第２支持部材６０との間に配置される。第２ワンウェイクラッチ７６Ｂは、第３出力側歯車７０Ｈの第１方向への回転速度が回転軸７０Ｂの第１方向への回転速度よりも低い場合に第３出力側歯車７０Ｈの回転トルクを回転軸７０Ｂに伝達する。第３出力側歯車７０Ｈの第１方向への回転速度が回転軸７０Ｂの第１方向への回転速度以上の場合に第３出力側歯車７０Ｈの回転トルクを回転軸７０Ｂに伝達しない。
表１は、切替部３６の連結状態と内装変速機２８の変速ステージとの関係を示す。例えば、内装変速機２８が選択可能な変速ステージは、第１変速ステージから第６変速ステージの６段である。内装変速機２８の変速比Ｒは、第１変速ステージから第６変速ステージの順に大きくなる。表１における連結状態は、連結部材７２Ａ、第１追加連結部材７２Ｂ、第２追加連結部材７２Ｃ、第１ワンウェイクラッチ７６Ａ、および、第２ワンウェイクラッチ７６Ｂがそれぞれに対応する歯車と連結されている状態であることを示す。表１における非連結状態は、連結部材７２Ａ、第１追加連結部材７２Ｂ、第２追加連結部材７２Ｃ、第１ワンウェイクラッチ７６Ａ、および、第２ワンウェイクラッチ７６Ｂがそれぞれに対応する歯車と連結されていない状態であることを示す。
Figure 2023097164000002
第１作動部７５Ａ、第２作動部７５Ｂ、および、第３作動部７５Ｃの接触部材７４Ｅが第２状態となるように駆動軸７４Ｄの回転角度が調整された場合、第１ワンウェイクラッチ７６Ａ、および、第２ワンウェイクラッチ７６Ｂが連結状態となり、連結部材７２Ａ、第１追加連結部材７２Ｂ、および、第２追加連結部材７２Ｃが非連結状態となり、変速段が第１変速ステージに設定される。
第１作動部７５Ａおよび第２作動部７５Ｂの接触部材７４Ｅが第２状態となるように、かつ、第３作動部７５Ｃの接触部材７４Ｅが第１状態となるように駆動軸７４Ｄの回転角度が調整された場合、第１ワンウェイクラッチ７６Ａ、および、第２追加連結部材７２Ｃが連結状態となり、連結部材７２Ａ、第２ワンウェイクラッチ７６Ｂ、および、第１追加連結部材７２Ｂが非連結状態となり、変速段が第２変速ステージに設定される。
第１作動部７５Ａおよび第３作動部７５Ｃの接触部材７４Ｅが第２状態となるように、かつ、第２作動部７５Ｂの接触部材７４Ｅが第１状態となるように駆動軸７４Ｄの回転角度が調整された場合、第１ワンウェイクラッチ７６Ａ、および、第１追加連結部材７２Ｂが連結状態となり、連結部材７２Ａ、第２ワンウェイクラッチ７６Ｂ、および、第２追加連結部材７２Ｃが非連結状態となり、変速段が第３変速ステージに設定される。
第１作動部７５Ａの接触部材７４Ｅが第１状態となるように、かつ、第２作動部７５Ｂおよび第３作動部７５Ｃの接触部材７４Ｅが第２状態となるように駆動軸７４Ｄの回転角度が調整された場合、連結部材７２Ａ、および、第２ワンウェイクラッチ７６Ｂが連結状態となり、第１ワンウェイクラッチ７６Ａ、第２追加連結部材７２Ｃ、および、第１追加連結部材７２Ｂが非連結状態となり、変速段が第４変速ステージに設定される。
第１作動部７５Ａおよび第３作動部７５Ｃの接触部材７４Ｅが第１状態となるように、かつ、第２作動部７５Ｂの接触部材７４Ｅが第２状態となるように駆動軸７４Ｄの回転角度が調整された場合、連結部材７２Ａ、および、第２追加連結部材７２Ｃが連結状態となり、第１ワンウェイクラッチ７６Ａ、第２ワンウェイクラッチ７６Ｂ、および、第１追加連結部材７２Ｂが非連結状態となり、変速段が第５変速ステージに設定される。
第１作動部７５Ａおよび第２作動部７５Ｂの接触部材７４Ｅが第１状態となるように、かつ、第３作動部７５Ｃの接触部材７４Ｅが第２状態となるように駆動軸７４Ｄの回転角度が調整された場合、連結部材７２Ａ、および、第１追加連結部材７２Ｂが連結状態となり、第１ワンウェイクラッチ７６Ａ、第２ワンウェイクラッチ７６Ｂ、および、第２追加連結部材７２Ｃが非連結状態となり、変速段が第６変速ステージに設定される。
モータ２４から車輪１２への第１駆動力が伝達される場合、第１ワンウェイクラッチ７６Ａ、第２ワンウェイクラッチ７６Ｂ、連結部材７２Ａ、第１追加連結部材７２Ｂ、および、第２追加連結部材７２Ｃの少なくとも１つの連結状態によって、第１伝達状態が形成される。表１に示される第１変速ステージから第６変速ステージにおける、第１ワンウェイクラッチ７６Ａ、第２ワンウェイクラッチ７６Ｂ、連結部材７２Ａ、第１追加連結部材７２Ｂ、および、第２追加連結部材７２Ｃの各連結状態は、第１伝達状態と対応する。
車輪１２からモータ２４への第２駆動力が伝達される場合、第１ワンウェイクラッチ７６Ａ、第２ワンウェイクラッチ７６Ｂ、連結部材７２Ａ、第１追加連結部材７２Ｂ、および、第２追加連結部材７２Ｃの少なくとも１つの連結状態によって、第２伝達状態が形成される。
車輪１２からモータ２４への第２駆動力が伝達される場合、内装変速機２８の出力側から入力側に向かって第２駆動力が伝達される。第１ワンウェイクラッチ７６Ａは、第２入力側歯車７０Ｅの第１方向への回転速度が回転軸７０Ｂの第１方向への回転速度よりも低い場合に回転軸７０Ｂの回転トルクを第２入力歯車６８Ｅに伝達する。第１ワンウェイクラッチ７６Ａは、第２入力側歯車７０Ｅの第１方向への回転速度が回転軸７０Ｂの第１方向への回転速度以上の場合に回転軸７０Ｂの回転トルクを第２入力歯車６８Ｅに伝達しない。第２ワンウェイクラッチ７６Ｂは、第３出力側歯車７０Ｈの第１方向への回転速度が回転軸７０Ｂの回転速度よりも高い場合に回転軸７０Ｂの回転トルクを第３出力側歯車７０Ｈに伝達する。第３出力側歯車７０Ｈの第１方向への回転速度が回転軸７０Ｂの第１方向への回転速度以下の場合に回転軸７０Ｂの回転トルクを第３出力側歯車７０Ｈに伝達しない。
内装変速機２８は、第５変速ステージの場合、かつ、車輪１２からモータ２４への第２駆動力が伝達される場合、内装変速機２８の出力側から入力側に第２駆動力が伝達される。第５変速ステージの場合、かつ、車輪１２からモータ２４への第２駆動力が伝達される場合、内装変速機２８は、第２駆動機構回転体の回転速度が、車輪１２の回転速度に第１変速比Ｒ１の逆数を乗算した回転速度になるように減速する。第１変速比Ｒ１は、第５変速ステージの場合、かつ、モータ２４から車輪１２への第１駆動力が伝達される場合の変速比Ｒと対応する。
内装変速機２８は、第６変速ステージの場合、かつ、車輪１２からモータ２４への第２駆動力が伝達される場合、内装変速機２８の出力側から入力側に第２駆動力が伝達される。第６変速ステージの場合、かつ、車輪１２からモータ２４への第２駆動力が伝達される場合、内装変速機２８は、第２駆動機構回転体の回転速度が、車輪１２の回転速度に第２変速比Ｒ２の逆数を乗算した回転速度になるように減速する。 第２変速比Ｒ２は、第６変速ステージの場合、かつ、モータ２４から車輪１２への第１駆動力が伝達される場合の変速比Ｒと対応する。
第２変速比Ｒ２は、第１変速比Ｒ１よりも大きい。第６変速ステージの場合、かつ、車輪１２からモータ２４への第２駆動力が伝達される場合のモータ２４の回転速度は、車輪１２の回転速度が同じであれば、第５変速ステージの場合、かつ、車輪１２からモータ２４への第２駆動力が伝達される場合のモータ２４の回転速度よりも遅い。
第１アクチュエータ４０は、接触部材７４Ｅを、連結部材７２Ａ、第１追加連結部材７２Ｂ、および、第２追加連結部材７２Ｃと、それぞれが対応する歯車との間に差し込むことによって、連結部材７２Ａ、第１追加連結部材７２Ｂ、および、第２追加連結部材７２Ｃを、それぞれが対応する歯車から離すことができる。したがって、内装変速機２８は、第１アクチュエータ４０を駆動させることによって、第１伝達状態および第２伝達状態の両方において、連結部材７２Ａ、第１追加連結部材７２Ｂ、および、第２追加連結部材７２Ｃの連結状態を変更でき、第１伝達状態および第２伝達状態の両方において、変速比Ｒを変更できる。
人力駆動車１０は、制御装置８０を含む。制御装置８０は、制御部８２を備える。制御部８２は、予め定める制御プログラムを実行する演算処理装置を含む。制御部８２に含まれる演算処理装置は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）またはＭＰＵ（Micro Processing Unit）を含む。制御部８２に含まれる演算処理装置は、相互に離れた複数の場所に設けられてもよい。制御部８２は、１または複数のマイクロコンピュータを含んでいてもよい。制御部８２は、バッテリ３８と有線または無線によって通信可能に接続され、バッテリ３８から電力を供給されるように構成される。
例えば、制御装置８０は、記憶部８４をさらに備える。記憶部８４は、モータ２４に関する第１情報を記憶する。記憶部８４には、各種の制御プログラムおよび各種の制御処理に用いられる情報が記憶される。記憶部８４は、例えば不揮発性メモリおよび揮発性メモリを含む。不揮発性メモリは、例えば、ＲＯＭ（Read-Only Memory）、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）、および、フラッシュメモリの少なくとも１つを含む。揮発性メモリは、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。
例えば、制御部８２は、有線または無線によって、他の装置と通信可能に構成される。他の装置は、モータ２４、および、変速装置２６を含む。他の装置は、バッテリ３８、電動ブレーキ４４、操作装置５２、第１検出部４６、第２検出部４８、および、第３検出部５０を含んでいてもよい。制御部８２が有線によって他の装置と通信する場合、制御部８２は、例えば、電力線通信（ＰＬＣ；Power Line Communication）、ＣＡＮ（Controller Area Network）、または、ＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）によって通信する。制御部８２が無線によって他の装置と通信する場合、制御部８２は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＡＮＴ＋（登録商標）、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、または、赤外線通信によって通信する。
例えば、制御部８２は、駆動回路８６を含む。駆動回路８６は、モータ２４に電気的に接続される。駆動回路８６は、バッテリ３８からモータ２４への電力の供給を制御する。駆動回路８６は、インバータ回路を含む。インバータ回路は、複数のトランジスタを含む。一例では、インバータ回路は、直列に接続される一対のトランジスタからなる複数のインバータ部が並列に接続される構成を含む。インバータ回路は、インバータ回路に流れる電流を検出する電流センサを有してもよい。電流センサは、制御部８２と有線または無線によって通信可能に接続される。
制御部８２は、モータ２４を制御するように構成される。例えば、制御部８２は、人力駆動車１０の状態に応じてモータ２４を制御するように構成される。例えば、制御部８２は、第２検出部４８の出力に応じてモータ２４を制御するように構成される。例えば、制御部８２は、人力駆動車１０に入力される人力駆動力に応じて推進力を変更するように、モータ２４を制御するように構成される。制御部８２は、人力駆動車１０に入力される人力駆動力が大きいほど、推進力を大きくするように、モータ２４を制御するように構成される。
制御部８２は、モータ２４が発電する場合、変速装置２６を制御するように構成される。例えば、制御部８２は、モータ２４が発電する場合、第１情報に応じて変速装置２６を制御するように構成される。例えば、第１情報は、モータ２４による発電効率に関する情報、および、モータ２４の回転速度に関する情報の少なくとも１つを含む。
例えば、制御部８２は、第１情報に応じて、発電効率が上昇するように、変速比Ｒを変更するように変速装置２６を制御するように構成される。例えば、制御部８２は、発電効率が上昇するような変速比Ｒになるように、変速装置２６を制御可能に構成される。制御部８２は、第１情報に応じて、発電効率が最大になるように、変速比Ｒを変更するように変速装置２６を制御するように構成される。例えば、制御部８２は、発電効率が最大になるような変速比Ｒになるように、変速装置２６を制御可能に構成される。
例えば、制御部８２は、第１情報と第２情報とに応じて発電効率が上昇するように、変速比Ｒを変更するように変速装置２６を制御するように構成される。本実施形態では、制御部８２は、モータ２４に発電させる場合、変速装置２６の変速ステージを、第５変速ステージまたは第６変速ステージのいずれかに設定する。例えば、制御部８２は、第１情報と第２情報とに応じて発電効率が上昇するように、第１変速比Ｒ１および第２変速比Ｒ２の一方を選択するように変速装置２６を制御するように構成される。
変速装置２６は、第１ワンウェイクラッチ７６Ａを、連結部材と同様の構造に置き換え、第２ワンウェイクラッチ７６Ｂを、第１追加連結部材７２Ｂまたは第２追加連結部材７２Ｃと同様の構造に置き換えることによって、車輪１２からモータ２４への第２駆動力が伝達される場合、第１変速ステージから第６変速ステージのいずれにおいても車輪１２からモータ２４への第２駆動力が伝達されるように構成されてもよい。例えば、第１ワンウェイクラッチ７６Ａを、各変速ステージにおいて表１の第１ワンウェイクラッチ７６Ａの連結状態と非連結状態とが形成されるような連結部材に変更する。例えば、第２ワンウェイクラッチ７６Ｂを、各変速ステージにおいて表１の第２ワンウェイクラッチ７６Ｂの連結状態と非連結状態とが形成されるような連結部材に変更する。例えば、変速装置２６において、第１ワンウェイクラッチ７６Ａおよび第２ワンウェイクラッチ７６Ｂを、連結部材と同様の構造に置き換え、第２ワンウェイクラッチ７６Ｂを、第１追加連結部材７２Ｂまたは第２追加連結部材７２Ｃと同様の構造に置き換える場合において、制御部８２がモータ２４に発電させる場合、制御部８２は、変速装置２６の変速ステージを、第１変速ステージから第６変速ステージのいずれかに設定できるように構成される。第１ワンウェイクラッチ７６Ａおよび第２ワンウェイクラッチ７６Ｂの少なくとも１つは、電磁クラッチに置き換えてもよい。
第２情報は、人力駆動車１０の状態に関する情報およびモータ２４の状態に関する情報の少なくとも１つを含む。例えば、第２情報は、モータ２４に入力されるトルクおよびモータ２４の回転速度の少なくとも１つ、および、モータ２４によって発生する電流および電圧の少なくとも１つを含む。例えば、モータ２４の状態に関する情報は、第１検出部４６によって検出される情報と対応する。例えば、人力駆動車１０の状態に関する情報は、第２検出部４８によって検出される情報と対応する。
例えば、制御部８２は、第１情報と、モータ２４に入力されるトルクおよびモータ２４の回転速度の少なくとも１つと、モータ２４によって発生する電流および電圧の少なくとも１つと、に応じて、発電効率が上昇するように、変速比Ｒを変更するように変速装置２６を制御するように構成される。
例えば、記憶部８４は、モータ２４に入力されるトルクおよびモータ２４の回転速度の少なくとも１つと、電流および電圧との少なくとも１つと、発電効率と、変速比Ｒと、の関係が規定される関係情報を記憶する。関係情報は、例えば、モータ２４に入力されるトルクおよびモータ２４の回転速度の少なくとも１つと、電流および電圧との少なくとも１つと、から現在の発電効率を特定するための第１関係情報を含む。関係情報は、例えば、発電効率と変速比Ｒとの関係を規定する第２関係情報を含む。例えば、第１関係情報は、関係式である。例えば、第２関係情報は、テーブルである。第２関係情報は、実験等によって予め得られる。例えば、第１情報は、第２関係情報を含む。
例えば、制御部８２は、モータ２４が発電する場合、第１関係情報を用いて、現在の発電効率を算出する。例えば、制御部８２は、モータ２４が発電する場合、第２情報と第１関係情報とを用いて発電効率を算出する。例えば、制御部８２は、モータ２４が発電する場合、電気的な仕事量から機械的な仕事量を除算することによって、現在の発電効率を算出する。電気的な仕事量は、第１検出部４６によって検出されるモータ２４の発電による電流値と、モータ２４の発電による電圧値とを積算することによって算出される。機械的な仕事量は、モータ２４が発電する場合のモータ２４の回転数と、モータ２４が発電する場合のモータ２４のトルクとを積算することによって算出される。
例えば、制御部８２は、第２関係情報を用いて、変速比Ｒを変更した場合の発電効率が第１関係情報を用いて算出した現在の発電効率よりも高いか否かを判定する。例えば、制御部８２は、変速比Ｒを変更した場合の発電効率が現在の発電効率以下の場合、現在の発電効率が最大の発電効率であると判定する。例えば、制御部８２は、変速比Ｒを変更した場合の発電効率が現在の発電効率よりも高い場合、現在の発電効率が最大の発電効率ではないと判定する。したがって、制御部８２は、発電効率が上昇するように、変速比Ｒを変更するように変速装置２６を制御する。
例えば、制御部８２は、変速比Ｒを増加させた場合の発電効率が現在の発電効率よりも高い場合、発電効率を上昇させるために変速比Ｒを増加させる必要があると判定する。したがって、制御部８２は、発電効率が上昇するように、変速比Ｒを増加するように変速装置２６を制御する。例えば、制御部８２は、変速比Ｒを減少させた場合の発電効率が現在の発電効率よりも高い場合、発電効率を上昇させるために変速比Ｒを減少させる必要があると判定する。したがって、制御部８２は、発電効率が上昇するように、変速比Ｒを減少するように変速装置２６を制御する。
例えば、制御部８２は、現在の発電効率が最大の場合、変速比Ｒが維持されるように変速装置２６を制御する。例えば、制御部８２は、現在の変速比Ｒが最大、かつ、発電効率を上昇させるために変速比Ｒを増加させる必要がある場合、変速比Ｒが維持されるように変速装置２６を制御する。例えば、制御部８２は、現在の変速比Ｒが最小、かつ、発電効率を上昇させるために変速比Ｒを減少させる必要がある場合、変速比Ｒが維持されるように変速装置２６を制御する。
図６を参照して、モータ２４が発電する場合に、制御部８２が変速装置２６を制御する処理が説明される。例えば、制御部８２に電力が供給されると、制御部８２は、処理を開始して図６に示されるフローチャートのステップＳ１１に移行する。制御部８２は、図６のフローチャートが終了すると、例えば、電力の供給が停止されるまでは、予め定める周期後にステップＳ１１からの処理を繰り返す。
制御部８２は、ステップＳ１１において、モータ２４が発電しているか否かを判定する。モータ２４が発電している場合は、例えば、人力駆動車１０が坂道を下る場合である。制御部８２は、モータ２４からバッテリ３８に電力が供給される場合、モータ２４が発電していると判定してもよい。制御部８２は、モータ２４を駆動させておらず、かつ、モータ２４の回転速度がゼロよりも大きい場合、モータ２４が発電していると判定してもよい。制御部８２は、電動ブレーキ４４を作動させるための操作装置５２が操作される場合、モータ２４が発電していると判定してもよい。モータ２４が発電している場合、制御部８２は、ステップＳ１２に移行する。モータ２４が発電していない場合、制御部８２は、処理を終了する。
制御部８２は、ステップＳ１２において、第２情報を取得し、ステップＳ１３に移行する。制御部８２は、ステップＳ１３において、第１情報と、第２情報とに応じて発電効率を算出し、ステップＳ１４に移行する。例えば、制御部８２は、ステップＳ１３において、第１関係情報から算出した現在の発電効率を算出する。制御部８２は、ステップＳ１４において、変速比Ｒを増加させた場合の第１発電効率を算出し、ステップＳ１５に移行する。例えば、制御部８２は、ステップＳ１４において、第２関係情報によって、変速比Ｒを増加させた場合の第１発電効率を算出する。制御部８２は、ステップＳ１５において、変速比Ｒを減少させた場合の第２発電効率を算出し、ステップＳ１６に移行する。例えば、制御部８２は、ステップＳ１５において、第２関係情報によって、変速比Ｒを減少させた場合の第１発電効率を算出する。制御部８２は、ステップＳ１４の前にステップＳ１５の処理を行ってもよい。
制御部８２は、ステップＳ１６において、発電効率が第１発電効率よりも小さいか否かを判定する。発電効率が第１発電効率よりも小さい場合、制御部８２は、ステップＳ１７に移行する。制御部８２は、ステップＳ１７において、変速比Ｒが増加可能か否かを判定する。変速比Ｒが増加可能である場合、制御部８２は、ステップＳ１９に移行する。制御部８２は、ステップＳ１９において変速比Ｒが増加するように変速装置２６を制御して、処理を終了する。ステップＳ１７において変速比Ｒが増加可能でない場合、制御部８２は、ステップＳ２０に移行する。制御部８２は、ステップＳ２０において、変速比Ｒを維持するように変速装置２６を制御して、処理を終了する。
制御部８２は、ステップＳ１６において、発電効率が第１発電効率以上の場合、ステップＳ１８に移行する。制御部８２は、ステップＳ１８において、発電効率が第２発電効率よりも小さいか否かを判定する。発電効率が第２発電効率よりも小さい場合、制御部８２は、ステップＳ２１に移行する。制御部８２は、ステップＳ２１において、変速比Ｒが減少可能か否かを判定する。変速比Ｒが減少可能である場合、制御部８２は、ステップＳ２２に移行する。制御部８２は、ステップＳ２２において変速比Ｒが減少するように変速装置２６を制御して、処理を終了する。ステップＳ２１において変速比Ｒが減少可能でない場合、制御部８２は、ステップＳ２３に移行する。制御部８２は、ステップＳ２３において、変速比Ｒを維持するように変速装置２６を制御して、処理を終了する。
＜第２実施形態＞
図７を参照して、第２実施形態の制御装置８０が説明される。第２実施形態の制御装置８０は、図６の処理に代えて図７の処理を実行する点以外は第１実施形態の制御装置と同様である。第２実施形態において、第１実施形態と共通する構成については、第１実施形態と同一の符号を付し、重複する説明が省略される。
本実施形態の制御部８２は、モータ２４が発電する場合に、モータ２４の回転速度が予め定める範囲以内となるように変速装置２６を制御するように構成される。予め定める範囲は、モータ２４の発電に好適なモータ２４の回転速度と対応する。例えば、予め定める範囲は、発電効率が第１発電効率以上となるような範囲である。予め定める範囲は、人力駆動車１０の状態に応じて変化する範囲であってもよく、固定の範囲であってもよい。例えば、制御部８２は、モータ２４の回転速度が、予め定める範囲内になる変速比Ｒになるように変速装置２６を制御する。
図７を参照して、モータ２４が発電する場合に、制御部８２が変速装置２６を制御する処理が説明される。例えば、制御部８２に電力が供給されると、制御部８２は、処理を開始して図７に示されるフローチャートのステップＳ３１に移行する。制御部８２は、図７のフローチャートが終了すると、例えば、電力の供給が停止されるまでは、予め定める周期後にステップＳ３１からの処理を繰り返す。
制御部８２は、ステップＳ３１において、モータ２４が発電しているか否かを判定する。ステップＳ３１の判定処理は、図６のステップＳ１１の判定処理と同様に判定されてもよい。モータ２４が発電している場合、制御部８２は、ステップＳ３２に移行する。モータ２４が発電していない場合、制御部８２は、処理を終了する。
制御部８２は、ステップＳ３２において、第２情報を取得し、ステップＳ３３に移行する。制御部８２は、ステップＳ３３において、変速比Ｒが変更可能か否かを判定する。変速比Ｒが変更可能である場合、制御部８２は、ステップＳ３４に移行する。
制御部８２は、ステップＳ３４において、第１情報と、第２情報とに応じて、モータ２４の回転速度が予め定める範囲以内となるように変速装置２６を制御して、処理を終了する。ステップＳ３３において変速比Ｒが変更可能でない場合、制御部８２は、ステップＳ３５に移行する。制御部８２は、ステップＳ３５において、変速比Ｒを維持するように変速装置２６を制御して、処理を終了する。
＜変更例＞
各実施形態に関する説明は、本開示に従う人力駆動車用の制御装置および人力駆動車用の変速システム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。本開示に従う人力駆動車用の制御装置および人力駆動車用の変速システムは、例えば以下に示される各実施形態の変更例、および、相互に矛盾しない少なくとも２つの変更例が組み合わせられた形態を取り得る。以下の変更例において、各実施形態と共通する部分については、各実施形態と同一の符号を付してその説明が省略される。
・図８に示されるように、変速システム９０は、変速装置２６に代えてまたは加えて、変速装置７８を備えていてもよい。変速装置７８は、接続部３０と、モータ２４との間に配置される。例えば、変速装置７８は、減速機３４と置換されてもよく、減速機３４よりもモータ２４側、または、減速機３４よりも接続部３０側に設けられてもよい。変速装置７８は、モータ２４の回転速度に対する人力駆動車１０の車輪１２の回転速度の比である、変速比Ｒを変更するように構成される。変速装置７８は、変速装置２６と同様の構成を有していてもよい。
・変速装置２６，７８および切替部３６の構成は適宜変更できる。変速装置２６は、内装変速機２８に代えてまたは加えて、外装変速機を含んでもよい。外装変速機は、ディレイラを含む。ディレイラは、フロントディレイラおよびリアディレイラの少なくとも１つを含む。ディレイラが、フロントディレイラを含む場合、変速装置２６は、複数のフロントスプロケットを含む。ディレイラがリアディレイラを含む場合、変速装置２６は、複数のリアスプロケットを含む。変速装置２６は、無段変速機を含んでいてもよい。要するに、変速装置２６，７８および切替部３６は、モータ２４の発電時に変速比Ｒを変更でき、かつ、伝達状態を第１伝達状態と第２伝達状態との間において切り替え可能に構成されていれば、適宜変更できる。
・変速装置２６の内部にワンウェイクラッチが設けられない場合、切替部３６は、モータ２４から後輪１２Ｒまでのいずれに設けられてもよい。例えば、切替部３６は、内装変速機２８と別体に構成されてもよい。切替部３６が、内装変速機２８が別体に構成される場合、例えば、切替部３６は、車輪１２から内装変速機２８までの間に設けられる。例えば、第１実施形態および第２実施形態において、切替部３６は、接続部３０と、フロントスプロケット１６との間に設けられる。例えば、第１実施形態および第２実施形態において、切替部３６は、接続部３０と、減速機３４との間に設けられる。例えば、第１実施形態および第２実施形態において、切替部３６は、減速機３４とモータ２４との間に設けられる。例えば、図８の変更例において、切替部３６は、接続部３０と、変速装置７８との間に設けられる。例えば、図８の変更例において、切替部３６は、変速装置７８に設けられる。例えば、図８の変更例において、切替部３６は、変速装置７８とモータ２４との間に設けられる。
本明細書において使用される「少なくとも１つ」という表現は、所望の選択肢の「１つ以上」を意味する。一例として、本明細書において使用される「少なくとも１つ」という表現は、選択肢の数が２つであれば「１つの選択肢のみ」または「２つの選択肢の双方」を意味する。他の例として、本明細書において使用される「少なくとも１つ」という表現は、選択肢の数が３つ以上であれば「１つの選択肢のみ」または「２つ以上の任意の選択肢の組み合わせ」を意味する。
１０…人力駆動車、１２…車輪、１２Ａ…ハブ、１４…クランク軸、１６…フロントスプロケット、２４…モータ、２６…変速装置、２８…内装変速機、３０…接続部、３６…切替部、８０…制御装置、８２…制御部、８４…記憶部、９０…変速システム。

Claims (12)

  1. 人力駆動車用の制御装置であって、
    制御部を備え、
    前記人力駆動車は、発電可能なモータと、前記モータに接続され、前記人力駆動車の変速比を変更可能に構成される変速装置と、前記変速装置を介して前記モータに接続される車輪と、を含み、
    前記制御部は、前記モータが発電する場合、前記変速装置を制御するように構成される、制御装置。
  2. 前記モータに関する第１情報を記憶する記憶部をさらに備え、
    前記制御部は、前記モータが発電する場合、前記第１情報に応じて前記変速装置を制御するように構成される、請求項１に記載の制御装置。
  3. 前記第１情報は、前記モータによる発電効率に関する情報、および、前記モータの回転速度に関する情報の少なくとも１つを含む、請求項２に記載の制御装置。
  4. 前記制御部は、前記第１情報に応じて、前記発電効率が上昇するように、前記変速比を変更するように前記変速装置を制御するように構成される、請求項３に記載の制御装置。
  5. 前記制御部は、前記第１情報に応じて、前記発電効率が最大になるように、前記変速比を変更するように前記変速装置を制御するように構成される、請求項３または４に記載の制御装置。
  6. 前記制御部は、前記第１情報と、前記モータに入力されるトルクおよび前記モータの回転速度の少なくとも１つと、前記モータによって発生する電流および電圧の少なくとも１つと、に応じて、前記発電効率が上昇するように、前記変速比を変更するように前記変速装置を制御するように構成される、請求項３から５のいずれか一項に記載の制御装置。
  7. 前記変速比は、前記人力駆動車のクランク軸の回転速度に対する前記人力駆動車の前記車輪の回転速度の比である、請求項１から６のいずれか一項に記載の制御装置。
  8. 人力駆動車用の変速システムであって、
    請求項１から７のいずれか一項に記載の制御装置と、前記変速装置と、を備え、
    前記変速装置は、前記車輪のハブに設けられる内装変速機を含む、変速システム。
  9. 切替部をさらに備え、
    前記切替部は、前記変速装置に設けられ、前記車輪が正転する場合に、前記モータから前記車輪への第１駆動力の伝達を許容する第１伝達状態と、前記車輪が正転する場合に、前記車輪から前記モータへの第２駆動力の伝達を許容する第２伝達状態との間において、伝達状態を切り替え可能に構成される、請求項８に記載の変速システム。
  10. 前記モータをさらに備え、
    前記モータは、前記人力駆動車に推進力を付与するように構成される、請求項８または９に記載の変速システム。
  11. 前記モータは、前記人力駆動車のクランク軸からフロントスプロケットまでの伝達経路に設けられる接続部に接続される、請求項１０に記載の変速システム。
  12. 前記変速装置は、前記接続部と、前記モータとの間に配置される、請求項１１に記載の変速システム。
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