JP3199830U

JP3199830U - 自転車の変速制御システム

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Publication number: JP3199830U
Application number: JP2015003324U
Authority: JP
Inventors: 真臼井
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2015-06-30
Publication date: 2015-09-10
Anticipated expiration: 2025-06-30
Also published as: DE202016103389U1

Abstract

【課題】ユーザビリティを向上できる自転車の変速制御システムを提供する。【解決手段】自転車の変速制御システム５０は、自転車の変速比を変更する変速機５８を制御する制御部７８を備える自転車の変速制御システムであって、制御部７８は、自転車の走行状態と、所定の変速比の範囲とに基づいて、変速機５８を制御し、操作部５２から変速機５８を動作させるための操作信号が入力されたときは、操作信号に基づいて変速機５８を制御し、入力された操作信号に基づいて所定の変速比の範囲を変更可能である。【選択図】図２

Description

本考案は自転車の変速制御システムに関する。

従来より、自転車の変速比を変更する変速機を制御する自転車の変速制御システムが知られている。特許文献１の変速制御システムは、自転車の停止時に変速比を予め設定された変速比になるように変速機を制御する。

特許第２６１７０５９号公報

自転車の停止時の変速比は運転者の好み等に応じて異なる。上記変速制御システムは、予め設定されている自転車の停止時の変速比が運転者の好みから乖離しているおそれがある。なお、自転車の停止時の変速比に限らず、予め設定されている変速比に基づいて変速機を制御する変速制御システムであれば、同様の問題が生じるおそれがある。

本考案の目的は、ユーザビリティを向上できる自転車の変速制御システムを提供することである。

〔１〕本考案の一形態に従う自転車の変速制御システムは、自転車の変速比を変更する変速機を制御する制御部を備える自転車の変速制御システムであって、前記制御部は、前記自転車の走行状態と、所定の変速比の範囲とに基づいて、前記変速機を制御し、操作部から前記変速機を動作させるための操作信号が入力されたときは、前記操作信号に基づいて前記変速機を制御し、入力された前記操作信号に基づいて前記所定の変速比の範囲を変更可能である。

〔２〕前記自転車の変速制御システムの一形態によれば、前記所定の変速比の範囲に関する情報を記憶する記憶部をさらに備え、前記制御部は、入力された前記操作信号に基づいて前記記憶部に記憶される前記所定の変速比の範囲に関する情報を更新する。

〔３〕前記自転車の変速制御システムの一形態によれば、前記制御部は、前記自転車が停止中に、前記操作信号が入力されたとき、入力された前記操作信号に基づいて前記所定の変速比の範囲を変更する。

〔４〕前記自転車の変速制御システムの一形態によれば、前記制御部は、前記操作信号に基づいて、前記所定の変速比の範囲を超えて前記変速機を動作させる場合、入力された前記操作信号に基づいて前記所定の変速比の範囲を変更する。

〔５〕前記自転車の変速制御システムの一形態によれば、前記制御部は、前記走行状態に基づいて第１の条件が成立したとき、前記変速比が大きくなるように前記変速機を制御し、前記走行状態に基づいて第２の条件が成立したとき、前記変速比が小さくなるように前記変速機を制御する。

〔６〕前記自転車の変速制御システムの一形態によれば、前記第１の条件は、前記自転車のクランク回転数が第１の回転数よりも大きく、かつ、現在の前記変速比が前記所定の変速比の範囲の上限よりも小さいときに成立する。

〔７〕前記自転車の変速制御システムの一形態によれば、前記第２の条件は、前記自転車のクランク回転数が前記第１の回転数よりも小さい第２の回転数よりも小さく、かつ、現在の前記変速比が前記所定の変速比の範囲の下限よりも大きいときに成立する。

〔８〕前記自転車の変速制御システムの一形態によれば、前記第２の条件は、前記自転車の走行負荷が所定の値よりも小さく、前記自転車のクランク回転数が前記第１の回転数よりも小さい第２の回転数よりも小さく、かつ、現在の前記変速比が前記所定の変速比の範囲の下限よりも大きいときに成立し、前記自転車の走行負荷が所定の値よりも小さく、前記自転車のクランク回転数が前記第２の回転数よりも小さく、かつ、現在の前記変速比が前記所定の変速比の範囲の下限よりも小さいときに成立しない。

〔９〕前記自転車の変速制御システムの一形態によれば、前記第２の条件は、前記自転車の走行負荷が所定の値よりも大きく、前記自転車のクランク回転数が前記第２の回転数よりも小さいときに成立する。

〔１０〕前記自転車の変速制御システムの一形態によれば、前記制御部は、前記自転車のクランクに入力される人力駆動力、前記自転車の車速、および、前記自転車のクランク回転数の少なくとも１つに基づいて前記走行負荷を演算する。

〔１１〕前記自転車の変速制御システムの一形態によれば、前記制御部は、前記自転車の車速が「０」になる直前、または、前記自転車の車速が「０」のとき、前記変速比が前記所定の変速比の範囲の下限に対応する変速比になるように前記変速機を制御する。

〔１２〕前記自転車の変速制御システムの一形態によれば、前記制御部は、前記制御部が起動したときに、現在の前記変速比が前記所定の変速比の範囲の下限に対応する変速比よりも大きいとき、前記変速比が前記所定の変速比の範囲の下限になるように前記変速機を制御する。

〔１３〕前記自転車の変速制御システムの一形態は、前記操作部をさらに備える。
〔１４〕前記自転車の変速制御システムの一形態は、前記変速機をさらに備える。
〔１５〕前記自転車の変速制御システムの一形態によれば、前記変速機は、前記自転車の車輪のハブまたは前記自転車のクランクの近傍に設けられる内装変速機である。

〔１６〕前記自転車の変速制御システムの一形態によれば、前記自転車に入力される人力駆動力をアシストするモータをさらに備える。
〔１７〕前記自転車の変速制御システムの一形態によれば、前記所定の変速比の範囲に関する情報を表示可能な表示部をさらに備える。

〔１８〕本考案の一形態に従う自転車の変速制御システムは、自転車の変速比を変更する変速機を制御する制御部と、前記自転車の停止中における前記変速機の変速比に関する情報が記憶される記憶部と、を備える自転車の変速制御システムであって、前記制御部は、前記記憶部に記憶されている前記自転車の停止中における前記変速機の変速比に関する情報に基づいて、前記変速機を制御し、操作部から前記変速機を動作させるための操作信号が入力されたときは、前記操作信号に基づいて前記変速機を制御し、前記自転車が停止中に前記操作信号が入力されると、入力された前記操作信号に基づいて前記記憶部に記憶されている前記自転車の停止中における前記変速機の変速比に関する情報を更新可能である。

上記自転車の変速制御システムは、ユーザビリティを向上できる。

第１実施形態の自転車の変速制御システムを搭載する自転車の側面図。図１の変速制御システムのブロック図。図１の表示部の平面図。図２の制御部により実行される変速処理のフローチャート。図２の制御部により実行される更新処理のフローチャート。第２実施形態の制御部により実行される変速処理のフローチャート。第３実施形態の制御部により実行される停止時処理のフローチャート。第４実施形態の制御部により実行される起動時処理のフローチャート。変形例の制御部により実行される更新処理のフローチャート。

（第１実施形態）
図１を参照して自転車の変速制御システムを搭載する自転車の構成について説明する。
自転車１０は、前輪１２、後輪１４、車体１６、駆動機構１８、バッテリユニット２０、および、自転車１０の変速制御システム５０を備えている。

車体１６は、フレーム１６Ａ、フレーム１６Ａに接続されるフロントフォーク１６Ｂ、および、フロントフォーク１６Ｂにステム１６Ｄを介して着脱可能に接続されるハンドルバー１６Ｃを備えている。フロントフォーク１６Ｂは、フレーム１６Ａに支持されて、前輪１２の車軸１２Ａに接続される。

駆動機構１８は、クランクアセンブリ２２、左右のペダル２６、ペダル軸２８、リアスプロケット３０、および、チェーン３２を含む。
クランクアセンブリ２２は、フレーム１６Ａに回転可能に支持されるクランク軸３４、左右のクランクアーム３６、および、フロントスプロケット２４を備えている。クランク軸３４およびクランクアーム３６により自転車１０のクランクが構成される。左右のクランクアーム３６は、クランク軸３４に取り付けられている。左右のペダル２６は、ペダル軸２８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２４は、クランク軸３４またはクランクアーム３６に連結されている。フロントスプロケット２４は、クランク軸３４と同軸に設けられる。フロントスプロケット２４は、クランク軸３４と相対回転しないように連結されてもよいし、クランク軸３４が前転するときには、フロントスプロケット２４も前転するようにワンウェイクラッチ（図示略）を介して連結されてもよい。

リアスプロケット３０は、後輪１４の車軸１４Ａまわりに回転可能に、後輪１４に取り付けられている。リアスプロケット３０は、ワンウェイクラッチ（図示略）を介して後輪１４に連結される。チェーン３２は、フロントスプロケット２４とリアスプロケット３０とに巻き掛けられている。ペダル２６に加えられる人力駆動力によりクランク軸３４が回転するとき、フロントスプロケット２４、チェーン３２、および、リアスプロケット３０によって、後輪１４が回転する。

バッテリユニット２０は、バッテリ３８、および、バッテリ３８をフレーム１６Ａに着脱可能に取り付けるためのバッテリホルダ４０を備えている。バッテリ３８は、１または複数のバッテリセルを含む。バッテリ３８は、充電池によって構成される。バッテリ３８は、変速制御システム５０のモータ６６に電気的に接続されて、モータ６６に電力を供給する。

図２に示されるように、変速制御システム５０は、制御装置６４を備える。変速制御システム５０は、好ましくは、操作部５２、表示部５４、モータ６６を含むアシスト装置５６、変速機５８、車速センサ７４を含む車速検出装置６０、およびトルクセンサ６２を備える。

操作部５２は、図１に示すハンドルバー１６Ｃに取り付けられている。図２に示すように、操作部５２は、第１の操作部５２Ａおよび第２の操作部５２Ｂを含む。操作部５２は、変速制御システム５０の制御部７８とケーブルにより電気的に接続されている。操作部５２は運転者の操作により操作信号を出力する。操作信号はシフトアップ信号およびシフトダウン信号を含む。運転者により第１の操作部５２Ａが操作されるとき、操作部５２はシフトアップ信号を制御部７８に送信する。なお、シフトアップは変速比γが大きくなる方向への変速である。運転者により第２の操作部５２Ｂが操作されるとき、操作部５２はシフトダウン信号を制御部７８に送信する。シフトダウンは変速比γが小さくなる方向への変速である。なお、操作部５２と制御部７８とを無線通信により通信可能に接続することもできる。

表示部５４は、図１に示すハンドルバー１６Ｃに取り付けられている。表示部５４は、運転者が視認可能な位置に取り付けられている。表示部５４は、例えばサイクルコンピュータと同様に、各種情報を表示する。図３に示されるように、表示部５４は、現在の自転車１０の変速比γを示す第１の表示部分５４Ａ、および、制御装置６４の記憶部８０に記憶されている所定の変速比の範囲Ｒγを示す第２の表示部分５４Ｂを備えている。第１の表示部分５４Ａは、例えば変速段に応じて表示される複数の数字を備え、第２の表示部分５４Ｂは、第１の表示部分５４Ａの数字のうちの所定の変速比の範囲Ｒγに対応する数字を示す矢印により構成される。図３の第２の表示部分５４Ｂは、所定の変速比の範囲Ｒγのうちの下限の変速比γに対する変速段を示すように構成されている。所定の変速比の範囲Ｒγのうちの上限の変速比γが、変速機５８により実現される最大の変速比γに対応する場合には、上限の変速比γの変速段がいずれであるのかを第２の表示部分５４Ｂに表示しなくても、運転者は変速範囲を認識することができる。もちろん、第２の表示部分５４Ｂには、上限の変速比γの変速段、または所定の変速比の範囲Ｒγに対応する全ての変速段を矢印で示してもよい。

図２に示されるように、アシスト装置５６は、自転車１０に入力される人力駆動力をアシストするモータ６６および駆動回路６８を備えている。
アシスト装置５６は、モータ６６の駆動により、フロントスプロケット２４（図１参照）を回転させる人力駆動動力をアシストする。アシスト装置５６は、トルクセンサ６２により検出される人力駆動力τに応じてモータ６６を駆動する。モータ６６は、電気モータである。モータ６６の回転は、減速機（図示略）を介してフロントスプロケット２４に伝達される。モータ６６とフロントスプロケット２４との間には、クランクアーム３６が前転したときに人力駆動力によってモータ６６が回転することを防止するためにワンウェイクラッチ（図示略）が設けられてもよい。

図１に示す変速機５８は、リアスプロケット３０に入力された回転を変速して後輪１４に伝達する。変速機５８は、自転車１０の変速比γを変更する。変速機５８は、後輪１４の車軸１４Ａのハブに設けられる内装変速機である。図２に示すように、変速機５８は、アクチュエータ７０および内部に遊星歯車機構（図示略）を備えている。変速機５８は、アクチュエータ７０が駆動されて変速機５８の内部の遊星歯車機構を構成する歯車の連結状態が変更されることにより、自転車１０の変速比γを段階的に変更する。

図１に示す車速検出装置６０は、前輪１２の回転を検出する。車速検出装置６０は、前輪１２のスポーク１２Ｂに取り付けられる磁石７２、および、フロントフォーク１６Ｂに取り付けられる車速センサ７４を備えている。車速センサ７４は、リードスイッチ、ホール素子などによって実現される。車速検出装置６０は、図示しないボルトおよびナット、またはバンドなどによって車体１６に固定される。なお、車速検出装置６０は後輪１４の回転を検出するようにしてもよい。この場合、車速センサ７４は、アシスト装置５６のハウジングまたはフレーム１６Ａのチェーンステイに取り付けられる。

車速センサ７４は、ケーブルにより制御部７８（図２参照）と電気的に接続されている。車速センサ７４は、磁石７２との相対位置の変化に応じた値を出力する素子（図示略）を備えている。車速センサ７４は、素子（図示略）の出力を制御部７８に出力する。制御部７８は、素子の出力と、予め記憶されている前輪１２の周長に基づいて単位時間あたりの走行距離（以下、「車速Ｖ」）を演算する。

図２に示すトルクセンサ６２は、クランク軸３４（図１参照）に与えられる人力駆動力τを検出する。トルクセンサ６２は、人力駆動力τに応じた信号を出力する。トルクセンサ６２は、図１に示すクランク軸３４からフロントスプロケット２４までの間に設けられてもよく、クランク軸３４またはフロントスプロケット２４に設けられてもよく、クランクアーム３６またはペダル２６に設けられてもよい。トルクセンサ６２は、例えば、歪センサ、磁歪センサ、光学センサおよび圧力センサなどを用いて実現することができ、クランクアーム３６またはペダル２６に加えられる人力駆動力τに応じた信号を出力するセンサであれば、いずれのセンサを採用することもできる。

図２に示すように、制御装置６４は、各種演算を行う制御部７８を含む。制御装置６４は、好ましくは記憶部８０を備えている。制御装置６４は、アシスト装置５６（図１参照）のハウジングに設けられる。

制御部７８は、自転車１０の走行状態と、所定の変速比の範囲Ｒγとに基づいて、変速機５８を制御する。所定の変速比の範囲Ｒγの上限は、第１の変速比γＸである。所定の変速比の範囲Ｒγの下限は、第２の変速比γＹである。第２の変速比γＹは、第１の変速比γＸ以下である。具体的には、制御部７８は、走行状態に基づいて第１の条件が成立したとき、変速比γが大きくなるように変速機５８をシフトアップ制御する。第１の条件は、クランク軸３４の単位時間あたりの回転数（以下、「クランク回転数Ｎ」）が第１の回転数ＮＸよりも大きく、かつ、現在の変速比γが第１の変速比γＸよりも小さいときに成立する。なお、クランク回転数Ｎは自転車１０の走行状態を示す。

制御部７８は、走行状態に基づいて第２の条件が成立したとき、変速比γが小さくなるように変速機５８をシフトダウン制御する。第２の条件は、クランク回転数Ｎが第２の回転数ＮＹよりも小さく、かつ、現在の変速比γが第２の変速比γＹよりも大きいときに成立する。

記憶部８０は、所定の変速比の範囲Ｒγに関する情報を記憶する。具体的には、記憶部８０は、所定の変速比の範囲Ｒγの上限（第１の変速比γＸ）および所定の変速比の範囲Ｒγの下限（第２の変速比γＹ）を記憶している。第１の変速比γＸおよび第２の変速比γＹは、それぞれ変速機５８の変速段に対応する変速比γに対応している。所定の変速比の範囲Ｒγは、所定の変速比の範囲Ｒγを更新する更新処理により更新される。すなわち、制御部７８は、入力された操作信号に基づいて所定の変速比の範囲Ｒγを変更可能である。なお、所定の変速比の範囲Ｒγは、一定の走行負荷下における走行に適した変速比γの範囲として設定される。制御部７８は、クランク回転数Ｎに基づいて、所定の変速比の範囲Ｒγ内で変速機５８を自動的に変速させる。

記憶部８０は、所定の回転数の範囲ＲＮに関する情報を記憶する。具体的には、記憶部８０は、所定の回転数の範囲ＲＮの上限および所定の回転数の範囲ＲＮの下限を記憶している。所定の回転数の範囲ＲＮの上限は第１の回転数ＮＸである。所定の回転数の範囲ＲＮの下限は第２の回転数ＮＹである。第２の回転数ＮＹは、第１の回転数ＮＸよりも小さい。

変速制御システム５０は、ケイデンスセンサ８２をさらに備えている。ケイデンスセンサ８２は、ケーブルにより制御部７８（図２参照）と電気的に接続されている。ケイデンスセンサ８２は、図１に示すクランク軸３４またはクランクアーム３６付近に設けられる。ケイデンスセンサ８２は、磁石（図示略）との相対位置の変化に応じた値を出力する素子（図示略）を備え、クランク軸３４またはクランクアーム３６の回転速度に応じた信号を出力する。制御部７８は、ケイデンスセンサ８２の出力する信号に基づいて、クランク回転数Ｎを演算する。なお、クランク回転数Ｎを車速Ｖに基づいて演算してもよい。特にコースティングのときには、車速Ｖが「０」よりも大きいが、ケイデンスセンサ８２が検出したクランク回転数Ｎが「０」になるため、車速Ｖに基づいてクランク回転数Ｎを演算することが好ましい。クランク回転数Ｎを車速Ｖに基づいて演算する場合、制御部７８は、車速Ｖ、そのときの変速比γ、および、後輪１４のタイヤ周長またはタイヤ径に基づいて、車速Ｖに対応するクランク回転数Ｎを演算する。すなわち、実際のクランク軸３４またはクランクアーム３６の回転を検出するケイデンスセンサ８２と対応するクランク回転数Ｎが、車速Ｖに対応するクランク回転数Ｎよりも小さいときには、制御部７８は、車速Ｖに対応するクランク回転数Ｎを用いる。もちろん、制御部７８は、車速Ｖに対応するクランク回転数Ｎを常に用いてもよい。

図４を参照して、変速処理について説明する。なお、本処理は所定周期ごとに繰り返し実行される。
制御部７８は、ステップＳ４１において、クランク回転数Ｎが第１の回転数ＮＸよりも大きいか否かを判定する。制御部７８は、クランク回転数Ｎが第１の回転数ＮＸよりも大きいとき、ステップＳ４２において現在の変速比γが第１の変速比γＸよりも小さいか否かを判定する。制御部７８は、現在の変速比が第１の変速比γＸよりも小さいとき、すなわち、所定の変速比の範囲Ｒγの上限よりも小さいとき、ステップＳ４３においてシフトアップ制御を実行して本処理を終了し、所定周期後に再びステップＳ４１からの処理を実行する。他方、ステップＳ４２において現在の変速比γが第１の変速比γＸ以上のとき、制御部７８はシフトアップ制御を実行せずに本処理を終了し、所定周期後に再びステップＳ４１からの処理を実行する。シフトアップ制御では、制御部７８は変速機５８にシフトアップさせる。

制御部７８は、ステップＳ４１においてクランク回転数Ｎが第１の回転数ＮＸ以下のとき、ステップＳ４４に進む。制御部７８は、ステップＳ４４において、クランク回転数Ｎが第２の回転数ＮＹよりも小さいか否かを判定する。制御部７８は、クランク回転数Ｎが第２の回転数ＮＹよりも小さいとき、ステップＳ４５において現在の変速比γが第２の変速比γＹよりも大きいか否かを判定する。制御部７８は、現在の変速比が第２の変速比γＹよりも大きいとき、すなわち、所定の変速比の範囲Ｒγの下限よりも大きいとき、ステップＳ４６においてシフトダウン制御を実行して本処理を終了し、所定周期後に再びステップＳ４１からの処理を実行する。他方、ステップＳ４５において現在の変速比γが第２の変速比γＹ以下のとき、制御部７８はシフトダウン制御を実行せずに本処理を終了し、所定周期後に再びステップＳ４１からの処理を実行する。シフトダウン制御では、制御部７８は変速機５８にシフトダウンさせる。

ステップＳ４４においてクランク回転数Ｎが第２の回転数ＮＹ以上のとき、制御部７８はシフトアップ制御およびシフトダウン制御のいずれも実行せずに本処理を終了し、所定周期後に再びステップＳ４１からの処理を実行する。すなわち、制御部７８は、クランク回転数Ｎが所定の回転数の範囲ＲＮ内にあるとき、シフトアップ制御およびシフトダウン制御のいずれも実行せずに本処理を終了し、所定周期後に再びステップＳ４１からの処理を実行する。他方、制御部７８は、クランク回転数Ｎが所定の回転数の範囲ＲＮ外にあるとき、所定の変速比の範囲Ｒγの範囲内においてシフトアップ制御またはシフトダウン制御を実行して本処理を終了し、所定周期後に再びステップＳ４１からの処理を実行する。

図５を参照して、所定の変速比の範囲Ｒγの更新処理について説明する。
制御部７８は、ステップＳ８１において自転車１０が停止中か否かを判定する。制御部７８は、例えば車速Ｖが「０」であるとき自転車１０が停止中であると判定する。制御部７８は、自転車１０が停止中ではないとき、本処理を終了し、所定周期後に再びステップＳ８１からの処理を繰り返す。

制御部７８は、自転車１０が停止中のとき、ステップＳ８２においてシフトアップ信号が入力されたか否かを判定する。制御部７８は、シフトアップ信号が入力されたとき、ステップＳ８３に移る。制御部７８は、ステップＳ８３において、シフトアップが可能か否かを判定し、シフトアップが可能であると判定すると、ステップＳ８４に移る。制御部７８は、現在の変速比γが変速機５８により実現される最大の変速比γではないときに、シフトアップ可能であると判定する。制御部７８は、ステップＳ８４においてシフトアップ制御を実行し、ステップＳ８８に進む。制御部７８は、ステップＳ８３において、シフトアップが可能ではないと判定すると、本処理を終了し、所定周期後に再びステップＳ８１からの処理を実行する。

制御部７８は、ステップＳ８２においてシフトアップ信号が入力されていないとき、ステップＳ８５においてシフトダウン信号が入力されたか否かを判定する。制御部７８は、シフトダウン信号が入力されたとき、ステップＳ８６に移る。制御部７８は、ステップＳ８６において、シフトダウンが可能か否かを判定し、シフトダウンが可能であると判定すると、ステップＳ８７に移る。制御部７８は、現在の変速比γが変速機５８により実現される最小の変速比γではないときに、シフトダウン可能であると判定する。制御部７８は、ステップＳ８７においてシフトダウン制御を実行してステップＳ８８に進む。制御部７８は、ステップＳ８６において、シフトダウンが可能ではないと判定すると、本処理を終了し、所定周期後に再びステップＳ８１からの処理を実行する。制御部７８は、ステップＳ８５においてシフトダウン信号が入力されていないとき、本処理を終了し、所定周期後に再びステップＳ８１からの処理を繰り返す。

制御部７８は、ステップＳ８８において、現在の変速比γが第２の変速比γＹか否かを判定する。制御部７８は、現在の変速比γが第２の変速比γＹではないとき、ステップＳ８９において第２の変速比γＹを現在の変速比γに更新して本処理を終了し、所定周期後に再びステップＳ８１からの処理を繰り返す。

このように、制御部７８は、記憶部８０に記憶されている所定の変速比の範囲Ｒγに基づいて、変速機５８を制御する。制御部７８は、操作部５２から変速機５８を動作させるための操作信号が入力されたときは、操作信号に基づいて変速機５８を制御し、自転車１０が停止中に操作信号が入力されると、入力された操作信号に基づいて記憶部８０に記憶されている所定の変速比の範囲Ｒγを更新可能である。

制御部７８は、第２の変速比γＹが更新されたとき、図３に示す第２の表示部分５４Ｂに表示する第２の変速比γＹを更新された変速比γに変更するための制御信号を表示部５４に送信する。表示部５４は、制御部７８からの制御信号に基づいて第２の表示部分５４Ｂの表示内容を変更する。

第１実施形態の変速制御システム５０は以下の作用および効果を奏する。
（１）制御部７８は、操作部５２から変速機５８を動作させるための操作信号が入力されたときは、入力された操作信号に基づいて所定の変速比の範囲Ｒγを変更可能である。このため、所定の変速比の範囲Ｒγを運転者の好み等に応じて変更できるため、ユーザビリティを向上できる。

変速制御システム５０は、変速機５８を動作させるための操作信号を出力する操作部５２からの操作信号に基づいて所定の変速比の範囲Ｒγを変更可能である。このため、サイクルコンピュータや外部の装置を用いて所定の変速比の範囲Ｒγを更新する場合と比較して、簡便に所定の変速比の範囲Ｒγを更新することができる。

（２）制御部７８は、自転車１０が停止中に操作信号が入力されたとき、入力された操作信号に基づいて所定の変速比の範囲Ｒγを変更する。自転車１０が停止中に変速操作によって選択した変速段を、所定の変速比の範囲Ｒγの下限として設定できるので、運転者は感覚的に設定しやすくなる。

（３）制御部７８は、所定の変速比の範囲Ｒγに関する情報を表示可能な表示部５４を備える。このため、運転者は所定の変速比の範囲Ｒγを把握できる。また、運転者は表示部５４に表示される所定の変速比の範囲Ｒγを見ながら所定の変速比の範囲Ｒγを変更することができる。

（第２実施形態）
図６を参照して、第２実施形態の変速制御システム５０について説明する。なお、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、その説明を省略する。

第２実施形態の第２の条件は、走行負荷Ｒが所定の値ＲＸよりも小さく、クランク回転数Ｎが第２の回転数ＮＹよりも小さく、かつ、現在の変速比γが第２の変速比γＹよりも大きいときに成立する。また、第２の条件は、走行負荷Ｒが所定の値ＲＸよりも小さく、クランク回転数Ｎが第２の回転数ＮＹよりも小さく、かつ、現在の変速比γが第２の変速比γＹよりも小さいときに成立しない。また、第２の条件は、走行負荷Ｒが所定の値ＲＸよりも大きく、クランク回転数Ｎが第２の回転数ＮＹよりも小さいときに成立する。このため、変速制御システム５０の制御部７８は、第１実施形態の変速処理にステップＳ５１〜Ｓ５４を追加した変速処理を実行する。走行負荷Ｒは、入力されるエネルギから出力されるエネルギを減算することによって求められる。入力されるエネルギは、トルクセンサ６２とケイデンスセンサ８２の値から演算することができる。出力されるエネルギは、自転車１０および運転者の重量と、車速センサ７４の値から演算することができる。自転車１０および運転者の重量は、予め所定の重量が設定されていてもよく、表示部５４に表示させて運転者が選択または入力することができるようにしてもよい。

第２実施形態の変速処理について説明する。
制御部７８は、ステップＳ４１においてクランク回転数Ｎが第１の回転数ＮＸ以下のとき、ステップＳ５１に進み、走行負荷Ｒが所定の値ＲＸよりも小さいか否かを判定する。制御部７８は、走行負荷Ｒが所定の値ＲＸよりも小さいとき、ステップＳ４４に進む。他方、制御部７８は、走行負荷Ｒが所定の値ＲＸ以上のとき、ステップＳ５２に進み、クランク回転数Ｎが第２の回転数ＮＹよりも小さいか否かを判定する。制御部７８は、クランク回転数Ｎが第２の回転数ＮＹよりも小さいとき、ステップＳ５３に移る。ステップＳ５３において制御部７８は、現在の変速比γが最小の変速比γよりも大きいか否かを判定する。ステップＳ５３において、制御部７８は、現在の変速比γが最小の変速比γよりも大きいと判定すると、ステップＳ５４においてシフトダウン制御を実行して本処理を終了し、所定周期後に再びステップＳ４１からの処理を実行する。ステップＳ５３において、制御部７８は、現在の変速比γが最小の変速比γである判定すると、制御部７８はシフトダウン制御を実行せずに本処理を終了し、所定周期後に再びステップＳ４１からの処理を実行する。すなわち、制御部７８は、走行負荷Ｒが大きいときには、変速比γを所定の変速比の範囲Ｒγの下限よりも小さい変速比γを含めて変速比γを変更することができる。

ステップＳ５２においてクランク回転数Ｎが第２の回転数ＮＹ以上のとき、制御部７８はシフトダウン制御を実行せずに本処理を終了し、所定周期後に再びステップＳ４１からの処理を実行する。

第２実施形態の変速制御システム５０は、第１実施形態の変速制御システム５０の効果に準じた効果および以下の効果を奏することができる。
（４）第１の変速比γＸが最小の変速比γよりも大きい場合、走行負荷Ｒが大きいときには、制御部７８は第２の変速比γＹよりも小さい変速比γになるように変速機５８を制御することができる。このため、所定の変速比の範囲Ｒγを設定するときに、特に走行負荷Ｒの大きくなる上り坂を考慮する必要がない。

（第３実施形態）
図２および図７を参照して、第３実施形態の変速制御システム５０について説明する。なお、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、その説明を省略する。

図２に示す記憶部８０には、第２の変速比γＢが記憶されている。第２の変速比γＢは、所定の変速比の範囲Ｒγの下限である。なお、所定の変速比の範囲Ｒγの上限と所定の変速比の範囲Ｒγの下限とを等しくすることもできる。

制御部７８は、所定の変速比の範囲Ｒγに基づいて停止時処理を実行する。制御部７８は、停止時処理において自転車１０が停止するときに変速比γを第２の変速比γＢに変更する。すなわち、自転車１０の停止中における変速機５８の変速比γは、第２の変速比γＢである。

図７を参照して停止時処理について説明する。なお、本処理は所定周期ごとに繰り返し実行される。記憶部８０は、
制御部７８は、ステップＳ６１において車速Ｖが「０」であるか否かを判定する。制御部７８は、車速Ｖが「０」ではないとき、すなわち、自転車１０が走行中のとき、本処理を終了し、所定周期後に再びステップＳ６１の処理を実行する。制御部７８は、車速Ｖが「０」であるとき、ステップＳ６２において現在の変速比γが第２の変速比γＢか否かを判定する。制御部７８は、現在の変速比γが第２の変速比γＢのとき、本処理を終了し、所定周期後に再びステップＳ６１の処理を実行する。

他方、制御部７８は、現在の変速比γが第２の変速比γＢではないとき、ステップＳ６３において変速比γが第２の変速比γＢになるように変速機５８を制御して本処理を終了し、所定周期後に再びステップＳ６１の処理を実行する。

第３実施形態の変速制御システム５０によれば第１実施形態の（１）および（２）の効果に準じた効果に加えて、以下の効果を奏することができる。
（５）制御部７８は、車速Ｖが「０」のとき、変速比γが第２の変速比γＢに対応する変速比γになるように変速機５８を制御する。このため、自転車１０の走行を再開するとき、変速比γを自転車１０の走行の開始に適した変速比γにすることができる。

（第４実施形態）
図８を参照して、第４実施形態の変速制御システム５０について説明する。なお、第３実施形態と共通する構成については第３実施形態と同一の符号を付し、その説明を省略する。

制御部７８は、所定の変速比の範囲Ｒγに基づいて起動時処理を実行する。制御部７８は、起動時処理において制御部７８が起動したときに、現在の変速比γが第２の変速比γＢに対応する変速比γよりも大きいとき、変速比γが第２の変速比γＢになるように変速機５８を制御する。

起動時処理について説明する。なお、本処理は所定周期ごとに繰り返し実行される。
制御部７８は、ステップＳ７１において制御部７８が起動したか否かを判定する。制御部７８は、例えば図示しない電源ボタンが押されることにより制御部７８にバッテリ３８（図１参照）からの電力が供給されたとき制御部７８が起動したと判定する。制御部７８は、制御部７８が起動していないとき、または、起動した後に既に起動時処理が実行されているとき、本処理を終了し、所定周期後に再びステップＳ７１の処理を実行する。制御部７８は、制御部７８が起動したとき、ステップＳ７２において現在の変速比γが第２の変速比γＢよりも大きい否かを判定する。制御部７８は、現在の変速比γが第２の変速比γＢのとき、本処理を終了し、所定周期後に再びステップＳ７１の処理を実行する。

他方、制御部７８は、現在の変速比γが第２の変速比γＢよりも大きいとき、ステップＳ７３において変速比γが第２の変速比γＢになるように変速機５８を制御して本処理を終了し、所定周期後に再びステップＳ７１の処理を実行する。

他方、制御部７８は、現在の変速比γが第２の変速比γＢ以下のとき、本処理を終了し、所定周期後に再びステップＳ７１の処理を実行する。
第５実施形態の変速制御システム５０によれば第１実施形態の（１）および（２）の効果に準じた効果に加えて、以下の効果を奏することができる。

（６）制御部７８は、制御部７８が起動したときに変速比γが第２の変速比γＢよりも大きいとき、変速比γが第２の変速比γＢに対応する変速比γになるように変速機５８を制御する。このため、制御部７８の起動後において、小さい変速比γで自転車１０の走行を開始できる。また、変速比γが第２の変速比γＢ以下のときには、そのときの変速比γが維持される。このため、変速比γを大きくすることによって運転者の負荷が増大することを抑制できる。

（変形例）
本自転車の変速制御システムが取り得る具体的な形態は、上記各実施形態に例示された形態に限定されない。本自転車の変速制御システムは、上記各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各実施形態の変形例は、本変自転車の変速制御システムが取り得る各種の形態の一例である。

・第１および第２実施形態において、クランク回転数Ｎに基づいて変速機５８を制御しているが、車速Ｖに基づいて変速機５８を制御してもよい。この場合、記憶部８０は、各変速段のそれぞれに所定の車速範囲を記憶している。制御部は、車速Ｖが所定の車速範囲外になると、変速機５８に変速させる。例えば、車速Ｖが時速０〜５ｋｍのときの変速機５８の変速段は「１」である。車速Ｖが時速３〜８ｋｍのときの変速機５８の変速段は「２」である。車速Ｖが時速６〜１１ｋｍのときの変速機５８の変速段は「３」である。この場合でも、自転車１０が停止しているときに所定の変速比の範囲Ｒγの設定を容易に設定することができる。制御部７８は、所定の変速比の範囲Ｒγのうち第２の変速比γＹに対応する車速Ｖが「０」を含むように、所定の車速範囲を変更すればよい。例えば所定の変速比の範囲Ｒγが、変速段「１」に対応する範囲を含まない場合、制御部７８は、変速段「２」に対応する車速Ｖを、時速０〜８ｋｍに変更して記憶部８０に記憶させる。

・各実施形態の車速検出装置６０をＧＰＳ（Global Positioning System）受信機として構成することもできる。この場合、車速Ｖは、位置情報と移動時間とに基づいて算出される。

・各実施形態において、自転車１０の走行中にも更新処理を実行することもできる。具体的には、図９に示すように、図５のフローチャートからステップＳ８１の処理を省略し、自転車１０の停止中および走行中のいずれであってもステップＳ８２以下の処理を実行する。

ステップＳ８２〜Ｓ８７までの各処理は、図５のフローチャートと同様である。ステップＳ８４の処理が終了すると、制御部７８は、ステップＳ９１において、ステップＳ８４におけるシフトアップ前の変速比γは第１の変速比γＸであるかを判定する。制御部７８は、シフトアップ前の変速比γが第１の変速比γＸのとき、ステップＳ９２においてシフトアップ信号に基づいて所定の変速比の範囲Ｒγを更新して本処理を終了し、所定周期後に再びステップＳ８２からの処理を繰り返す。具体的には、制御部７８は、第１の変速比γＸを現在の変速比γに変更する。

制御部７８は、ステップＳ９１においてシフトアップ前の変速比γは第１の変速比γＸではないと判定すると、ステップＳ９３においてシフトアップ前の変速比γは第２の変速比γＹであるかを判定する。制御部７８は、シフトアップ前の変速比γが第２の変速比γＹのとき、ステップＳ９２においてシフトアップ信号に基づいて所定の変速比の範囲Ｒγを更新して本処理を終了し、所定周期後に再びステップＳ８２からの処理を繰り返す。具体的には、制御部７８は、第２の変速比γＹを現在の変速比γに変更する。

ステップＳ８７の処理が終了すると、制御部７８は、ステップＳ９４において、ステップＳ８７におけるシフトダウン前の変速比γは第１の変速比γＸであるかを判定する。制御部７８は、シフトダウン前の変速比γが第１の変速比γＸのとき、ステップＳ９５においてシフトダウン信号に基づいて所定の変速比の範囲Ｒγを更新して本処理を終了し、所定周期後に再びステップＳ８２からの処理を繰り返す。具体的には、制御部７８は、第１の変速比γＸを現在の変速比γに変更する。

制御部７８は、ステップＳ９４においてシフトダウン前の変速比γは第１の変速比γＸではないと判定すると、ステップＳ９６においてシフトダウン前の変速比γは第２の変速比γＹであるかを判定する。制御部７８は、シフトダウン前の変速比γが第２の変速比γＹのとき、ステップＳ９５においてシフトダウン信号に基づいて所定の変速比の範囲Ｒγを更新して本処理を終了し、所定周期後に再びステップＳ８２からの処理を繰り返す。具体的には、制御部７８は、第２の変速比γＹを現在の変速比γに変更する。

第１の変速比γＸおよび第２の変速比γＹが変速段と対応して記憶されているため、ステップＳ９２およびステップＳ９５の処理において第１の変速比γＸおよび第２の変速比γＹのいずれかがそれぞれ１段階大きい、または小さい変速段に更新される。

・図９のフローチャートに示す変形例において、第１の変速比γＸおよび第２の変速比γＹのいずれか一方を固定して、変更しないようにしてもよい。
・第３実施形態において、図７の停止時処理のステップＳ６１の処理に代えて、車速Ｖが「０」になる直前か否かの判定を行うこともできる。具体的には、車速Ｖが「０」付近かつ、減速中であるとき、制御部７８は車速Ｖが「０」になる直前である旨判定し、ステップＳ６２に進む。すなわち、制御部７８は、車速Ｖが「０」になる直前、変速比γが所定の変速比の範囲Ｒγの下限に対応する変速比γになるように変速機５８を制御する。

・各実施形態において、記憶部８０に所定の変速比の範囲Ｒγの上限のみ記憶させることもできる。
・各実施形態において、記憶部８０に所定の変速比の範囲Ｒγの下限のみ記憶させることもできる。

・各実施形態の変速制御システム５０を以下のように変更することもできる。操作部５２は、操作状態に基づいて操作信号および更新信号を出力する。例えば、第１の操作部５２Ａは、操作時間が所定の期間よりも短いとき、シフトアップ信号を出力する。第１の操作部５２Ａは、操作時間が所定の期間よりも長いとき、第１の更新信号を出力する。第２の操作部５２Ｂは、操作時間が所定の期間よりも短いとき、シフトダウン信号を出力する。第２の操作部５２Ｂは、操作時間が所定の期間よりも長いとき、第２の更新信号を出力する。制御部７８は、シフトアップ信号が入力されたとき、シフトアップ制御を実行する。制御部７８は、シフトダウン信号が入力されたとき、シフトダウン制御を実行する。制御部７８は、第１の更新信号が入力されたとき、第１の変速比γＸおよび第２の変速比γＹの少なくとも一方を大きくする。制御部７８は、第２の更新信号が入力されたとき、第１の変速比γＸおよび第２の変速比γＹの少なくとも一方を小さくする。

・上記変形例において、第１の操作部５２Ａおよび第２の操作部５２Ｂをレバーとして構成し、操作量に基づいて操作信号および更新信号を出力するようにしてもよい。例えば、第１の操作部５２Ａは、操作量が所定の操作量以下のとき、シフトアップ信号を出力する。第１の操作部５２Ａは、操作量が所定の操作量より大きいとき、第１の更新信号を出力する。第２の操作部５２Ｂは、操作量が所定の操作量以下のとき、シフトダウン信号を出力する。第２の操作部５２Ｂは、操作量が所定の操作量より大きいとき、第２の更新信号を出力する。

・変速制御システム５０からアシスト装置５６を省略することもできる。
・各実施形態の変速機５８を、クランク軸３４まわりに設けられる内装型の変速機５８に変更することもできる。また、変速機５８を、複数のリアスプロケット３０のうちの１つのリアスプロケット３０から他にチェーン３２を掛け替える外装型の変速機に変更することもできる。また、変速機５８を、複数のフロントスプロケット２４のうちの１つのフロントスプロケット２４から他にチェーン３２を掛け替える外装型の変速機に変更することもできる。

１０自転車
５０変速制御システム
５２操作部
５４表示部
６６モータ
５８変速機
７８制御部
８０記憶部

Claims

自転車の変速比を変更する変速機を制御する制御部を備える自転車の変速制御システムであって、
前記制御部は、前記自転車の走行状態と、所定の変速比の範囲とに基づいて、前記変速機を制御し、操作部から前記変速機を動作させるための操作信号が入力されたときは、前記操作信号に基づいて前記変速機を制御し、入力された前記操作信号に基づいて前記所定の変速比の範囲を変更可能である、自転車の変速制御システム。
前記所定の変速比の範囲に関する情報を記憶する記憶部をさらに備え、
前記制御部は、入力された前記操作信号に基づいて前記記憶部に記憶される前記所定の変速比の範囲に関する情報を更新する、請求項１に記載の自転車の変速制御システム。
前記制御部は、前記自転車が停止中に、前記操作信号が入力されたとき、入力された前記操作信号に基づいて前記所定の変速比の範囲を変更する、請求項１または２に記載の自転車の変速制御システム。
前記制御部は、前記操作信号に基づいて、前記所定の変速比の範囲を超えて前記変速機を動作させる場合、入力された前記操作信号に基づいて前記所定の変速比の範囲を変更する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の自転車の変速制御システム。
前記制御部は、前記走行状態に基づいて第１の条件が成立したとき、前記変速比が大きくなるように前記変速機を制御し、前記走行状態に基づいて第２の条件が成立したとき、前記変速比が小さくなるように前記変速機を制御する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の自転車の変速制御システム。
前記第１の条件は、前記自転車のクランク回転数が第１の回転数よりも大きく、かつ、現在の前記変速比が前記所定の変速比の範囲の上限よりも小さいときに成立する、請求項５に記載の自転車の変速制御システム。
前記第２の条件は、前記自転車のクランク回転数が前記第１の回転数よりも小さい第２の回転数よりも小さく、かつ、現在の前記変速比が前記所定の変速比の範囲の下限よりも大きいときに成立する、請求項６に記載の自転車の変速制御システム。
前記第２の条件は、前記自転車の走行負荷が所定の値よりも小さく、前記自転車のクランク回転数が前記第１の回転数よりも小さい第２の回転数よりも小さく、かつ、現在の前記変速比が前記所定の変速比の範囲の下限よりも大きいときに成立し、前記自転車の走行負荷が所定の値よりも小さく、前記自転車のクランク回転数が前記第２の回転数よりも小さく、かつ、現在の前記変速比が前記所定の変速比の範囲の下限よりも小さいときに成立しない、請求項６に記載の自転車の変速制御システム。
前記第２の条件は、前記自転車の走行負荷が所定の値よりも大きく、前記自転車のクランク回転数が前記第２の回転数よりも小さいときに成立する、請求項８に記載の自転車の変速制御システム。
前記制御部は、前記自転車のクランクに入力される人力駆動力、自転車の車速、および、前記自転車のクランク回転数の少なくとも１つに基づいて前記走行負荷を演算する、請求項８または９に記載の自転車の変速制御システム。
前記制御部は、前記自転車の車速が「０」になる直前、または、前記自転車の車速が「０」のとき、前記変速比が前記所定の変速比の範囲の下限に対応する変速比になるように前記変速機を制御する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の自転車の変速制御システム。
前記制御部は、前記制御部が起動したときに、現在の前記変速比が前記所定の変速比の範囲の下限に対応する変速比よりも大きいとき、前記変速比が前記所定の変速比の範囲の下限になるように前記変速機を制御する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の自転車の変速制御システム。
前記操作部をさらに備える、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の自転車の変速制御システム。
前記変速機をさらに備える、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の自転車の変速制御システム。
前記変速機は、前記自転車の車輪のハブまたは前記自転車のクランクの近傍に設けられる内装変速機である、請求項１４に記載の自転車の変速制御システム。
前記自転車に入力される人力駆動力をアシストするモータをさらに備える、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の自転車の変速制御システム。
前記所定の変速比の範囲に関する情報を表示可能な表示部をさらに備える、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の自転車の変速制御システム。
自転車の変速比を変更する変速機を制御する制御部と、
前記自転車の停止中における前記変速機の変速比に関する情報が記憶される記憶部と、を備える自転車の変速制御システムであって、
前記制御部は、前記記憶部に記憶されている前記自転車の停止中における前記変速機の変速比に関する情報に基づいて、前記変速機を制御し、操作部から前記変速機を動作させるための操作信号が入力されたときは、前記操作信号に基づいて前記変速機を制御し、前記自転車が停止中に前記操作信号が入力されると、入力された前記操作信号に基づいて前記記憶部に記憶されている前記自転車の停止中における前記変速機の変速比に関する情報を更新可能である、自転車の変速制御システム。