JP6799677B2 - 自動操作ギヤシフト機構の適合方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、二輪車の自動操作ギヤシフト機構の適合方法および装置、並びに対応する二輪車に関する。

一般的に、車両の推進を行うために、車両の駆動装置は、駆動手段への駆動力の伝達を必要とする。駆動装置の変化を得るために、駆動力の適合のほかに、例えばギヤシフト機構または一般的に変速機により、変速比の変更もまた可能である。

自動車においては自動ギヤシフト機構がかなり前から知られている一方で、自転車においては、電動自転車の導入以来はじめて、これが広範囲の量産品市場で関心がもたれてきた。必要な制御技術のほかに、このようなｅバイクおよびペデレックにおける電動化もまた容易に実現される。しかしながら、現在係合しているギヤ段の検出はさらに追加のかつ場合により高価なセンサを必要とするので、電動自転車に対してのみならず、非駆動自転車に対してもまた、自動ギヤシフト機構は従来なおニッチ製品である。

文献ＤＥ１０２０１４２１２７５８Ａ１から、車両の操作変数の検出による車両の運転者の識別システムが知られている。このために、ユーザプロファイルが記憶され、このユーザプロファイルが、検出された操作変数ないしは運転行動と比較される。この識別は、車両の設定、例えばスイッチグループに対するデフォルト設定が運転者に個々に適合するように利用可能である。

始動状況に対するユーザプロファイルに依存したギヤシフト機構の他の設定がＤＥ１０２０１５２０８２４８Ａ１から知られている。操作要素によるユーザプロファイルの選択のほかに、ギヤシフト機構の設定のために周辺条件の認識または操作変数を使用してもよい。

ＤＥ１０２０１４２１２７５８Ａ１ ＤＥ１０２０１５２０８２４８Ａ１

本発明による二輪車の自動ギヤシフト機構の適合方法ないしはこの方法を実行するための装置並びにこのような装置を有する二輪車は、自動ギヤシフト機構を制御するための既存の特性マップを個々の利用情報に基づいて変更する。オプションとして、ユーザ情報をシフト操作において記録し、後続の自動シフト操作に対して使用するように、本方法を用いて、ギヤシフト機構を制御するための特性マップを作成してもよい。

自動シフト操作を実行するために、はじめに、ギヤシフトにより二輪車例えば自転車の操作変数を上昇させる。希望のまたは効率に対して有意のギヤチェンジを導くための可能な（センサ）変数は、この場合、二輪車のペダルクランクの回転数、ペダル周波数ないしはサイクルを表わす回転数変数としてもよい。さらに、運転者がペダルクランクに加える（ペダル）トルクを表わすトルク変数を検出してもよい。さらに、ギヤシフト機構の制御は、現在係合しているギヤ段に関する情報を検出することが必要である。これから出発して、または運転の力学したがってギヤシフトの切換提供を示す他の適切なセンサ変数に対応して、運転者の介入なしに自動シフト機構のシフト操作を開始する。一般的に、この場合、検出センサ変数の有効なギヤ段への割当を与える特性マップまたはデータベースにより、シフト機構の具体的制御を行う。この場合、効率のほかに、二輪車の運転者がどのようなペダル踏み挙動を有するかもまた重要なことがある。すなわち、これから、スポーツタイプの自転車運転者は傾向的により高いサイクルで、高齢の自転車運転者は傾向的により低いサイクルで走行することがわかる。それに対応して、二輪車の使用ないしは自転車のギヤシフト機構の使用に応じてそれぞれ、係合ギヤ段への割当は異ならせてもよい。

予め自動ギヤシフト機構内に存在する特性マップまたはデータベースの形の割当を適合させるために、運転者による第１の手動シフト要求の存在を検出する。この第１手動シフト要求は、ギヤシフト機構を、予め係合したギヤ段から出発して第１目標シフトギヤ段にシフトするように案内する。したがって、更に別のシフト要求が検出されないとき、特性マップないしはデータベース内の割当をそれに対応して適合するので、新たな第１目標シフトギヤ段は、運転者にとって快適と感じるギヤ段を有する。検出センサ変数の第１目標シフトギヤ段へのこの新たな割当は、自動シフト動作の下では、その後のシフト操作に対して利用可能である。

しかし、所定の期間内で運転者による第２手動シフト要求を検出したとき、それにも関わらず、特性マップまたはデータベース内の割当の変更を行うべきか検査する。この場合、第２シフト要求が、以前に係合したギヤ段へシフトし戻すように案内するか、または新たな第２のシフトギヤ段にシフトするかを区別する。

第２手動シフト要求が以前に係合したギヤ段にシフトし戻すように案内した場合、この操作は、運転者が新たな第１目標ギヤ段に満足しないか、あるいはこの第１目標ギヤ段が有効とみなせないことを意味する。この理由から、このような第２シフト要求が存在した場合、特性マップないしはデータベースの変更は行わない。

しかしながら、第２手動シフト要求が、以前に係合したギヤ段とは異なる第２目標シフトギヤ段へのギヤシフト機構のシフトに案内した場合、これは、運転者が最初に選択した第１目標シフトギヤ段を同様に有効または快適と感じないことを意味する。しかしながら、この第２目標シフトギヤ段が特性マップまたはデータベースの変更のために使用すべきか否かを検査するために、再び、所定の期間、他のシフト要求の存在を待機する。他のシフト要求が存在しないときにはじめて、最後に設定されたシフトギヤ段で変更を行う。
他の利点は、実施例に関する以下の説明ないしは従属請求項から得られる。

図１は、本発明による制御ユニットのブロック図を略図で示す。 図２は、本発明による方法のフローチャートを示す。 図３は、運転者のペダル周波数、ペダルトルクおよび係合ギヤ段に基づく特性マップの図を示す。

上記のように、本発明により、二輪車、例えば自転車ないしは電動自転車における自動ギヤシフト機構の使用を、ユーザに個々に適合させる方法ないしは装置を記載する。しかしながら、代替態様として、本方法ないしは装置により、ユーザ個々の個人プロファイルを作成してもよい。

本発明による方法を実行するために、図１に略図で示したような装置１００を設ける。この装置１００、例えば制御装置は、回転数変数Ｎの形の運転者の回転数を検出する。一般的に、このような回転数変数は、自転車のクランクにおける回転数センサ１２０により検出する。さらに、運転者トルクはトルク変数Ｍの形で検出する。このために、ペダル軸内またはペダルクランクのペダルに設けた一般的なトルクセンサ１３０を使用する。最後に、適切なセンサ１４０により、自動ギヤシフト機構が現在にどのギヤ段ｎに位置しているかを検出する。代替態様として、センサ１４０に、現在係合のギヤ段ｎがマークされている自動ギヤシフト機構の内部表示を利用してもよい。

検出されたセンサ変数Ｎ、Ｍおよびｎ、およびこれらセンサ変数をメモリ１４０内の特性マップないしはデータベース内の好ましいギヤ段に割り当てるための記憶されている値に基づいて、自動ギヤシフト機構１５０を制御する。しかしながら、それに対応する他のセンサ変数を検出して、自動ギヤシフト機構のシフト動作を導くための基礎としてもよいことは、明確に指摘しておく。

オプションとして、検出センサ変数をモータ１６０の制御のために使用して、例えば、自動ギヤシフト機構の機能を実行可能なそのモータ内の変速機の操作を担うように構成してもよい。さらに、シフト推奨、これから実行するシフト操作または実行されたシフト操作を、表示または操作要素１７０上に表示してもよい。

図２のフローチャートにより、本発明の方法を好ましい実施例で説明する。はじめに、ステップ２００において、回転数Ｎ、（運転者）トルクＭ並びに現在係合のギヤ段ｎを検出ないしは決定する。それに続いて、検出した（センサ）変数Ｎ、Ｍおよびｎ、並びに特性マップないしはデータベースに基づいて自動ギヤシフト機構のシフトを実行する。上記のように、ステップ２００および２１０において、シフト操作を開始可能な他の操作変数が使用してもよい。次のステップ２２０において、自動シフト動作に優先するかあるいはそれをバイパスする、運転者による第１の手動シフト要求を検出する。これは、例えば、本発明による方法を、第１手動シフト要求が検出されるまで続行し、その間同時に自動ギヤシフト機構の制御方法を独立に続行するか、または次のステップ２３０において、この第１手動シフト要求の存在を検査するように行ってもよい。第１手動シフト要求が存在しない限り、自動ギヤシフトは、これに関連する変数、例えばＮ、Ｍおよびｎの新たな検出のためにステップ２００から開始する。

しかしながら、本方法が、ステップ２３０において、第１手動シフト要求が存在することを認識したとき、このシフト要求を実行するためのギヤシフトをステップ２４０において制御して第１目標シフトギヤ段にする。それに続いて、再び、運転者が他の第２の手動シフト要求を与えたか否か検出する。検出したこの第２手動シフト要求は、同様にステップ２５０において、第２目標シフトギヤ段へシフト巡回の形で直ちに実行する。ステップ２５０におけるこの検出において、次のステップ２６０に移行する前に、所定の期間例えば２ないし４ｓだけ待機する。このステップ２６０において、最後に係合した第１ないしは第２の目標シフトギヤ段が、記憶されている特性マップないしはデータベースにしたがって、検出（センサ）変数ＮおよびＭへの対応する割当を有するかを検査する。これが肯定の場合、自動ギヤシフトはステップ２００から再び実行する。ステップ２６０においてその対応する割当が存在しない場合、ステップ２８０において、第２手動シフト要求により係合した新たなギヤ段が、ステップ２１０において自動シフトにより係合したギヤ段に対応するかを検査する。これが肯定の場合、運転者によるシフト戻しは、はじめに自動係合したギヤ段が運転者にとってより快適であるかあるいはより有効であることを意味する。この場合、特性マップの変更は行わず、本方法はステップ２００から再び実行する。しかしながら、第２手動シフト要求がステップ２５０において検出されないとき、これは、運転者が以後においても、検出されたＮおよびＭのセンサ信号でその新たな第１目標シフトギヤ段にシフトし続けようとしてる、とみなすことができる。したがって、次のステップ２９０において、特性マップないしはデータベースをそれに対応して変更し、これにより、以後において、ギヤシフトの自動制御はその変更された割当にアクセスすることができる。続いて、本方法を終了するか、あるいは再びステップ２００から実行するようにしてもよい。

オプションの構成においては、例えばステップ２６０の後に、ステップ２５０において第２シフト要求により係合した第２目標シフトギヤ段が、ステップ２１０において自動シフトにより係合したギヤ段に対応するかを検出するように構成していてもよい。これが肯定の場合、さらにステップ２８０を実行する。これが否定の場合、運転者が、はじめに自動ギヤシフト機構により係合したギヤ段のみならず次に選択された第１目標シフトギヤ段もまた快適でなくあるいは有効でないと感じた、ということが認識される。したがって、他の係合ギヤ段が認識されたとき、この新たに選択された第２目標ギヤ段が保持されているかを検査するために、再びステップ２５０から実行する。ステップ２５０における検出のために設けた所定の期間は、この場合はじめから開始する。

図３に示した自動ギヤシフト機構の制御のための可能な特性マップの略図により、シフト操作の挙動を例として示す。回転数Ｎ、トルクＭおよびギヤ段ｎからなる三次元の図において、各ギヤ段に対して２つの領域ＩおよびＩＩが存在する。領域Ｉは、システムないしは（自動）ギヤシフト機構に対して有効でありおよび／または運転者に対して快適であるとみなされる回転数ＮおよびトルクＭの比を示す一方で、領域ＩＩはシフト操作を開始できるあるいは開始すべき比を示す。したがって、システムないしは自動ギヤシフト機構が点Ａに対応するＮ対Ｍの比を認識したとき、シフト操作は開始しないであろう。しかしながら、点Ｂにおけるこれらの（センサ）変数の比においては、システムないしは（自動）ギヤシフト機構は、新たなギヤ段（ｎ＝２）へのシフト推奨を提案可能または自動的に実行可能であろう。他のギヤ段へのシフトにより、運転者の回転数／ペダル周波数／サイクルＮ並びに（ペダル）トルクＭは、それに対応して点Ｃに変化するので、その変更されたギヤ段における新たな比は再び領域Ｉ内に位置する。はじめに提供されていなかった特性マップ内の比または領域を運転者による手動シフトに案内することをシステムないしは（自動）ギヤシフト機構が認識することにより、システムは特性マップを自動学習して、後続のシフト操作に対して利用可能な個々のユーザ挙動に適合可能である。

一般に、本方法は、運転者によるシフト領域を検出し、また適切な数のシフト操作による特性マップを自身で作成するように利用してもよい。この場合、はじめに特性マップに基づくシフト操作を行うことなく、図２に示す容易に変更される方法を使用してもよい。またその代わりとして、特性マップ内の第１領域を生成するために、選択されたギヤ段が十分長い間利用されるかを検査する。それに続いて、図２に示す方法により、特性マップないしはこのようなデータベースを生成または拡張することが可能である。

他の実施例においては、個々の操作情報に基づいて、異なる運転者が二輪車を使用することが認識されるように構成してもよい。このために、各ユーザに対して、個々の特性マップを記憶し利用してもよい。異なる運転者の対応する認識方法に関しては、冒頭の説明を参照されたい。

１００ 制御ユニット、装置
１１０ メモリ
１２０ 回転数センサ
１３０ トルクセンサ
１４０ センサ
１５０ 自動ギヤシフト機構
１６０ モータ
１７０ 表示または操作要素
２００ ２１０、・・・、２９０ ステップ
２００ 検出
２１０ 実行
２２０ 検出
２４０ 実行
２５０ 検出
２７０ 比較
２８０ 比較
２９０ 変更
Ｍ トルク変数
ｎ ギヤ段
Ｎ 回転数変数

Claims (7)

1. 二輪車の自動ギヤシフト機構の適合方法であって、
   少なくとも、前記二輪車のペダルクランクの回転数を表わす第１回転数変数（Ｎ）、運転者により前記ペダルクランクに加えられるトルクを表わすトルク変数（Ｍ）、および前記自動ギヤシフト機構（１５０）の係合ギヤ段（ｎ）を検出するステップ（２００）と、
   特性マップに基づいて、前記回転数変数（Ｎ）、前記トルク変数（Ｍ）および前記係合ギヤ段（ｎ）の関数として前記自動ギヤシフト機構（１５０）のシフト操作を実行するステップ（２１０）と、
   前記運転者による第１手動シフト要求を検出するステップ（２２０）と、
   前記第１手動シフト要求に依存して第１目標シフトギヤ段へのシフト操作を実行するステップ（２４０）と、
   検出した回転数変数（Ｎ）および検出したトルク変数（Ｍ）に対する前記第１目標シフトギヤ段の割当により、前記特性マップを変更するステップ（２９０）と、
   前記運転者による当該第１手動シフト要求後の、所定の期間内における第２手動シフト要求を検出するステップ（２５０）と、
   前記第２手動シフト要求を検出することなく所定の期間を経過したことに依存して、前記特性マップを変更するステップ（２９０）と、
   を備えたこと、を特徴とする方法。
2. 二輪車の自動ギヤシフト機構の適合方法であって、
   少なくとも、前記二輪車のペダルクランクの回転数を表わす第１回転数変数（Ｎ）、運転者により前記ペダルクランクに加えられるトルクを表わすトルク変数（Ｍ）、および前記自動ギヤシフト機構（１５０）の係合ギヤ段（ｎ）を検出するステップ（２００）と、
   特性マップに基づいて、前記回転数変数（Ｎ）、前記トルク変数（Ｍ）および前記係合ギヤ段（ｎ）の関数として前記自動ギヤシフト機構（１５０）のシフト操作を実行するステップ（２１０）と、
   前記運転者による第１手動シフト要求を検出するステップ（２２０）と、
   前記第１手動シフト要求に依存して第１目標シフトギヤ段へのシフト操作を実行するステップ（２４０）と、
   検出した回転数変数（Ｎ）および検出したトルク変数（Ｍ）に対する前記第１目標シフトギヤ段の割当により、前記特性マップを変更するステップ（２９０）と、
   前記運転者による当該第１手動シフト要求後の、所定の期間内における前記運転者による第２手動シフト要求を検出するステップ（２５０）と、
   前記第２手動シフト要求の第２目標シフトギヤ段を自動シフトギヤ段と比較するステップ（２８０）と、を備え、
   前記第２目標シフトギヤ段が前記自動シフトギヤ段に対応した場合、前記特性マップの変更（２９０）を阻止すること、を特徴とする方法。
3. さらに、前記第２手動シフト要求の第２目標シフトギヤ段を自動シフトギヤ段と比較するステップ（２７０）を備え、前記第２目標シフトギヤ段が前記自動シフトギヤ段に対応しない場合、所定の期間内における前記運転者による第２手動シフト要求の新たな検出（２５０）を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 制御ユニット（１００）およびメモリ（１１０）を有する、二輪車の自動ギヤシフト機構（１５０）の適合装置であって、
   前記制御ユニット（１００）は、
   少なくとも、前記二輪車のペダルクランクの回転数を表わす第１回転数変数（Ｎ）、運転者により前記ペダルクランクに加えられるトルクを表わすトルク変数（Ｍ）、および前記自動ギヤシフト機構の係合ギヤ段（ｎ）を検出し、
   自動シフトギヤ段へのシフト操作の実行のための制御信号を、前記メモリ（１１０）内に記憶された特性マップにより、前記回転数変数（Ｎ）、前記トルク変数（Ｍ）および前記係合ギヤ段（ｎ）の関数として発生し、
   前記運転者による第１手動シフト要求を検出し、
   第１目標シフトギヤ段へのシフト操作の実行のための制御信号を、前記第１手動シフト要求に依存して発生し、
   検出した回転数変数（Ｎ）および検出したトルク変数（Ｍ）に対する前記第１目標シフトギヤ段の割当により、前記メモリ（１１０）内の特性マップを変更する
   ように構成されており、
   前記制御ユニット（１００）が、
   前記運転者による当該第１手動シフト要求後の、所定の期間内における第２手動シフト要求を検出し、
   前記第２手動シフト要求を検出することなく所定の期間を経過したことに依存して、前記特性マップを変更すること、を特徴とする適合装置。
5. 制御ユニット（１００）およびメモリ（１１０）を有する、二輪車の自動ギヤシフト機構（１５０）の適合装置であって、
   前記制御ユニット（１００）は、
   少なくとも、前記二輪車のペダルクランクの回転数を表わす第１回転数変数（Ｎ）、運転者により前記ペダルクランクに加えられるトルクを表わすトルク変数（Ｍ）、および前記自動ギヤシフト機構の係合ギヤ段（ｎ）を検出し、
   自動シフトギヤ段へのシフト操作の実行のための制御信号を、前記メモリ（１１０）内に記憶された特性マップにより、前記回転数変数（Ｎ）、前記トルク変数（Ｍ）および前記係合ギヤ段（ｎ）の関数として発生し、
   前記運転者による第１手動シフト要求を検出し、
   第１目標シフトギヤ段へのシフト操作の実行のための制御信号を、前記第１手動シフト要求に依存して発生し、
   検出した回転数変数（Ｎ）および検出したトルク変数（Ｍ）に対する前記第１目標シフトギヤ段の割当により、前記メモリ（１１０）内の特性マップを変更する
   ように構成されており、
   前記制御ユニット（１００）が、
   前記運転者による当該第１手動シフト要求後の、所定の期間内における前記運転者による第２手動シフト要求を検出し、
   前記第２手動シフト要求の第２目標シフトギヤ段を自動シフトギヤ段と比較し、前記第２目標シフトギヤ段が前記自動シフトギヤ段に対応した場合、前記特性マップの変更を阻止すること、を特徴とする適合装置。
6. 前記制御ユニット（１００）が、
   前記第２手動シフト要求の第２目標シフトギヤ段を自動シフトギヤ段と比較し、前記第２目標シフトギヤ段が前記自動シフトギヤ段に対応しない場合、所定の期間内における前記運転者による第２手動シフト要求の新たな検出を行うこと、を特徴とする請求項４または５に記載の適合装置。
7. 自動ギヤシフト機構および請求項４ないし６のいずれかに記載の装置および／または請求項１ないし３のいずれかに記載の方法を実行する制御装置を有する二輪車、特に電動自転車。

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