JP7017611B2 - Bicycle control device and bicycle braking system including this device - Google Patents
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Description
本発明は、自転車用制御装置およびこの装置を含む自転車用制動システムに関する。 The present invention relates to a bicycle control device and a bicycle braking system including the device.
特許文献1に開示される自転車用制御装置は、ブレーキレバーの操作量またはブレーキレバーに搭乗者が与えた力に応じて制動装置による制動力を変更し、自転車の挙動を制御している。 The bicycle control device disclosed in Patent Document 1 controls the behavior of the bicycle by changing the braking force of the braking device according to the operation amount of the brake lever or the force applied to the brake lever by the occupant.
ブレーキレバーの操作量およびブレーキレバーに与えられた力以外のパラメータを用いて自転車の挙動を制御した方が好ましい場合がある。上記自転車用制御装置では、この点について考慮されていない。 It may be preferable to control the behavior of the bicycle using parameters other than the amount of operation of the brake lever and the force applied to the brake lever. This point is not taken into consideration in the bicycle control device.
本発明の目的は、自転車の挙動を好適に制御できる自転車用制御装置およびこの装置を含む自転車用制動システムを提供することである。 An object of the present invention is to provide a bicycle control device capable of suitably controlling the behavior of a bicycle and a bicycle braking system including the device.
本発明の第1側面に従う自転車用制御装置の一形態は、自転車を制動する制動力を変更可能な電動アクチュエータを備える制動装置を制御する制御部を含み、前記制御部は、前記自転車の操作部の第1操作方向における速度または加速度に応じて、前記制動力を変更するように前記電動アクチュエータを制御する。
上記第1側面に従えば、ユーザの意思を反映した制動力の制御を行うことができるため、自転車の挙動を好適に制御できる。
One form of a bicycle control device according to the first aspect of the present invention includes a control unit that controls a braking device including an electric actuator capable of changing the braking force for braking the bicycle, and the control unit is the operation unit of the bicycle. The electric actuator is controlled so as to change the braking force according to the speed or acceleration in the first operation direction of the bicycle.
According to the first aspect, the braking force can be controlled to reflect the intention of the user, so that the behavior of the bicycle can be suitably controlled.
前記第1側面に従う第2側面の自転車用制御装置において、前記電動アクチュエータは、前記自転車の推進をアシストするモータを含み、前記制御部は、前記モータに制動動作または回生動作をさせることによって、前記制動力を発生させる。
上記第2側面に従えば、モータの制動動作または回生動作によって制動力を変更することができる。
In the bicycle control device on the second side according to the first side surface, the electric actuator includes a motor that assists the propulsion of the bicycle, and the control unit causes the motor to perform a braking operation or a regenerative operation. Generates braking force.
According to the second aspect, the braking force can be changed by the braking operation or the regenerative operation of the motor.
前記第1側面に従う第3側面の自転車用制御装置において、前記制動装置は、自転車を制動する制動力を発生させる摩擦部をさらに含み、前記摩擦部は、前記電動アクチュエータによって変位される。
上記第3側面に従えば、摩擦部の変位によって制動力を変更することができる。
In the bicycle control device of the third side surface according to the first side surface, the braking device further includes a friction portion that generates a braking force for braking the bicycle, and the friction portion is displaced by the electric actuator.
According to the third aspect, the braking force can be changed by the displacement of the friction portion.
前記第1~第3側面のいずれか1つに従う第4側面の自転車用制御装置において、前記自転車の操作部は、クランクを含み、前記速度は、前記クランクの回転速度を含み、前記加速度は、前記クランクの角加速度を含む。
上記第4側面に従えば、クランクの操作に反映されるユーザの減速の意思に応じた制動力の制御を行うことができる。
In the bicycle control device on the fourth side according to any one of the first to third sides, the operation unit of the bicycle includes a crank, the speed includes the rotation speed of the crank, and the acceleration is. Includes the angular acceleration of the crank.
According to the fourth aspect, it is possible to control the braking force according to the user's intention of deceleration reflected in the operation of the crank.
前記第1~第3側面のいずれか1つに従う第5側面の自転車用制御装置において、前記自転車の操作部は、クランクおよびブレーキレバーの少なくとも一方を含む。
上記第5側面に従えば、クランクおよびブレーキレバーの操作に反映されるユーザの減速の意図を反映した制動力の制御を行うことができる。
In a bicycle control device on a fifth side according to any one of the first to third sides, the operating portion of the bicycle includes at least one of a crank and a brake lever.
According to the fifth aspect, it is possible to control the braking force reflecting the user's intention of deceleration reflected in the operation of the crank and the brake lever.
本発明の第6側面に従う自転車用制御装置の一形態は、自転車を制動する制動力を発生させる摩擦部、および、前記摩擦部を変位させることによって前記制動力を変更可能な電動アクチュエータを備える制動装置を制御する制御部を含み、前記制御部は、クランクの回転状態に応じて、前記制動力を変更するように前記電動アクチュエータを制御する。
上記第6側面に従えば、クランクの回転状態に反映されるユーザの意思に応じた制動力の制御を行うことができるため、自転車の挙動を好適に制御できる。
One embodiment of the bicycle control device according to the sixth aspect of the present invention includes a friction portion that generates a braking force for braking the bicycle, and a braking unit including an electric actuator that can change the braking force by displace the friction portion. The control unit includes a control unit that controls the device, and the control unit controls the electric actuator so as to change the braking force according to the rotational state of the crank.
According to the sixth aspect, the braking force can be controlled according to the user's intention reflected in the rotational state of the crank, so that the behavior of the bicycle can be suitably controlled.
本発明の第7側面に従う自転車用制御装置の一形態は、自転車の推進をアシストするモータを制御する制御部を含み、前記制御部は、前記自転車を前進させる場合にクランクが回転する第1回転方向に前記クランクが回転する場合、かつ、前記クランクの角加速度が0未満の場合、前記モータによるアシストを停止させる。
上記第7側面に従えば、ユーザが自転車を減速させるためにクランクの角加速度を0未満にした場合に、モータによるアシストが停止するため、早期に減速できる。このため、ユーザの意思に応じたモータの制御ができ、自転車の挙動を好適に制御できる。
A form of a bicycle control device according to a seventh aspect of the present invention includes a control unit that controls a motor that assists the propulsion of the bicycle, wherein the control unit is the first rotation in which the crank rotates when the bicycle is advanced. When the crank rotates in the direction and the angular acceleration of the crank is less than 0, the assist by the motor is stopped.
According to the seventh aspect, when the user sets the angular acceleration of the crank to less than 0 in order to decelerate the bicycle, the assist by the motor is stopped, so that the bicycle can be decelerated at an early stage. Therefore, the motor can be controlled according to the intention of the user, and the behavior of the bicycle can be suitably controlled.
前記第7側面に従う第8側面の自転車用制御装置において、前記制御部は、前記自転車を制動する制動力を変更可能な電動アクチュエータを備える制動装置を制御し、前記角加速度に応じて、前記制動力を変更するように前記電動アクチュエータを制御する。
上記第8側面に従えば、電動アクチュエータを制御することによって、ユーザの意思をより反映した制動力の制御を行うことができる。
In the bicycle control device on the eighth side surface according to the seventh side surface, the control unit controls a braking device including an electric actuator capable of changing the braking force for braking the bicycle, and controls the bicycle according to the angular acceleration. The electric actuator is controlled so as to change the power.
According to the eighth aspect, by controlling the electric actuator, it is possible to control the braking force that more reflects the intention of the user.
前記第8側面に従う第9側面の自転車用制御装置において、制御部は、前記クランクの角加速度が0未満の場合、前記角加速度に応じて、前記制動力を変更するように前記電動アクチュエータを制御する。
上記第9側面に従えば、ユーザが自転車を減速させるためにクランクの角加速度を0未満にした場合に、ユーザの意思を反映した制動力の制御を行うことができる。
In the bicycle control device on the ninth side surface according to the eighth side surface, when the angular acceleration of the crank is less than 0, the control unit controls the electric actuator so as to change the braking force according to the angular acceleration. do.
According to the ninth aspect, when the angular acceleration of the crank is set to less than 0 in order to decelerate the bicycle, the braking force can be controlled to reflect the intention of the user.
前記第6側面に従う第10側面の自転車用制御装置において、前記制御部は、前記クランクの回転速度または角加速度に応じて、前記制動力を変更するように前記電動アクチュエータを制御する。
上記第10側面に従えば、クランクの回転速度または角加速度に反映されるユーザの意思に応じた制動力の制御を行うことができるため、自転車の挙動を好適に制御できる。
In the bicycle control device on the tenth side according to the sixth side surface, the control unit controls the electric actuator so as to change the braking force according to the rotational speed or the angular acceleration of the crank.
According to the tenth aspect, the braking force reflected in the rotational speed or the angular acceleration of the crank can be controlled according to the user's intention, so that the behavior of the bicycle can be suitably controlled.
前記第4または第10側面に従う第11側面の自転車用制御装置において、前記角加速度は、前記自転車を前進させる場合に前記クランクが回転する第1回転方向における第1角加速度を含み、前記制御部は、前記クランクが前記第1回転方向に回転する場合、前記第1角加速度に応じて前記制動力を変更するように前記電動アクチュエータを制御する。
上記第11側面に従えば、クランクの第1角加速度に反映されるユーザの意思に応じた制動力の制御を行うことができる。
In the bicycle control device of the eleventh side surface according to the fourth or tenth side surface, the angular acceleration includes the first angular acceleration in the first rotation direction in which the crank rotates when the bicycle is advanced, and the control unit. Controls the electric actuator so as to change the braking force according to the first angular acceleration when the crank rotates in the first rotation direction.
According to the eleventh aspect, the braking force can be controlled according to the user's intention reflected in the first angular acceleration of the crank.
前記第11側面に従う第12側面の自転車用制御装置において、前記制御部は、前記クランクが前記第1回転方向に回転する場合、かつ、前記クランクの前記第1角加速度が0未満の場合、前記第1角加速度が小さくなるほど、前記制動力が大きくなるように前記電動アクチュエータを制御する。
上記第12側面に従えば、ユーザが自転車を減速させるためにクランクの第1角加速度を小さくするほど、制動力が大きくなるため、早期に減速することができる。
In the bicycle control device on the twelfth side surface according to the eleventh side surface, the control unit is described when the crank rotates in the first rotation direction and when the first angular acceleration of the crank is less than zero. The electric actuator is controlled so that the braking force increases as the first angular acceleration decreases.
According to the twelfth aspect, as the user reduces the first angular acceleration of the crank in order to decelerate the bicycle, the braking force becomes larger, so that the bicycle can be decelerated earlier.
前記第11または第12側面に従う第13側面の自転車用制御装置において、前記制御部は、前記クランクが前記第1回転方向に回転する場合、かつ、前記第1角加速度が0以上の場合、前記制動力が0になるように前記電動アクチュエータを制御する、または、前記制動装置による制動を行わない。
上記第13側面に従えば、ユーザが自転車を加速させるためにクランクの角加速度を0以上にした場合、制動力が0になるため、加速が妨げられない。
In the bicycle control device on the thirteenth side surface according to the eleventh or twelfth side surface, the control unit is described when the crank rotates in the first rotation direction and when the first angular acceleration is 0 or more. The electric actuator is controlled so that the braking force becomes 0, or braking by the braking device is not performed.
According to the thirteenth aspect, when the user sets the angular acceleration of the crank to 0 or more in order to accelerate the bicycle, the braking force becomes 0, so that the acceleration is not hindered.
前記第11~第13側面のいずれか1つに従う第14側面の自転車用制御装置において、前記制御部は、前記クランクが前記第1回転方向に回転する場合、かつ、前記自転車の変速比を小さくした場合、前記制動装置による制動を行わない、または、前記制動力が低下するように前記電動アクチュエータを制御する。
上記第14側面に従えば、変速比が小さくなることによってクランクの回転速度が低下した場合には、制動装置による制動が行われない、または、制動力が低下するように電動アクチュエータが制御されるため、不適切な制動が行われることが抑制される。
In the bicycle control device on the 14th side surface according to any one of the 11th to 13th sides, the control unit reduces the gear ratio of the bicycle when the crank rotates in the first rotation direction. If this is the case, braking by the braking device is not performed, or the electric actuator is controlled so that the braking force is reduced.
According to the 14th aspect, when the rotation speed of the crank is reduced due to the reduction of the gear ratio, the braking device does not brake or the electric actuator is controlled so that the braking force is reduced. Therefore, improper braking is suppressed.
前記第11~第14側面のいずれか1つに従う第15側面の自転車用制御装置において、前記制御部は、前記クランクが前記第1回転方向に回転する場合、かつ、前記自転車に入力される人力駆動力が所定トルク以上の場合、前記制動装置による制動を行わない、または、前記制動力が低下するように前記電動アクチュエータを制御する。
上記第15側面に従えば、上り坂等の走行によって人力駆動力が所定トルク以上になっている場合には、制動装置による制動が行われない、または、制動力が低下するように電動アクチュエータが制御されるため、不適切な制動が行われることが抑制される。
In the bicycle control device on the fifteenth side according to any one of the eleventh to the fourteenth sides, the control unit is a human power input to the bicycle when the crank rotates in the first rotation direction. When the driving force is equal to or more than a predetermined torque, braking by the braking device is not performed, or the electric actuator is controlled so that the braking force is reduced.
According to the fifteenth aspect, when the human-powered driving force exceeds a predetermined torque due to traveling uphill or the like, the braking device does not brake or the electric actuator reduces the braking force. Since it is controlled, improper braking is suppressed.
前記第11~第15側面のいずれか1つに従う第16側面の自転車用制御装置において、前記制御部は、前記クランクが前記第1回転方向に回転する場合、かつ、前記自転車の走行負荷が所定値以上の場合、前記制動装置による制動を行わない、または、前記制動力が低下するように前記電動アクチュエータを制御する。
上記第16側面に従えば、走行負荷が所定値以上の場合には、制動装置による制動が行われない、または、制動力が低下するように電動アクチュエータが制御されるため、不適切な制動が行われることが抑制される。
In the bicycle control device on the 16th side surface according to any one of the 11th to 15th side surfaces, the control unit is used when the crank rotates in the first rotation direction and the traveling load of the bicycle is predetermined. If it is equal to or more than the value, braking by the braking device is not performed, or the electric actuator is controlled so that the braking force is reduced.
According to the 16th aspect, when the traveling load is equal to or more than a predetermined value, braking by the braking device is not performed, or the electric actuator is controlled so that the braking force is reduced, so that inappropriate braking is performed. It is suppressed from being done.
前記第4および第10~第16側面のいずれか1つに従う第17側面の自転車用制御装置において、前記角加速度は、前記自転車を前進させる場合に前記クランクが回転する方向とは反対の第2回転方向における第2角加速度を含み、前記制御部は、前記クランクが前記第2回転方向に回転する場合、前記第2角加速度に応じて前記制動力を変更するように前記電動アクチュエータを制御する。
上記第17側面に従えば、クランクの第2角加速度に反映されるユーザの意思に応じた制動力の制御を行うことができる。
In the bicycle control device on the 17th side according to any one of the 4th and 10th to 16th sides, the angular acceleration is the second direction opposite to the direction in which the crank rotates when the bicycle is advanced. The control unit controls the electric actuator so as to change the braking force according to the second angular acceleration when the crank rotates in the second rotation direction, including the second angular acceleration in the rotation direction. ..
According to the 17th aspect, it is possible to control the braking force according to the intention of the user reflected in the second angular acceleration of the crank.
前記第17側面に従う第18側面の自転車用制御装置において、前記制御部は、前記クランクが前記第2回転方向に回転する場合、前記クランクの前記第2角加速度が大きくなるほど、前記制動力が大きくなるように前記電動アクチュエータを制御する。
上記第18側面に従えば、ユーザが自転車を減速させるためにクランクの第2角加速度を大きくするほど、制動力が大きくなるため、早期に減速することができる。
In the bicycle control device on the 18th side surface according to the 17th side surface, when the crank rotates in the second rotation direction, the braking force increases as the second angular acceleration of the crank increases. The electric actuator is controlled so as to be.
According to the eighteenth aspect, as the user increases the second angular acceleration of the crank in order to decelerate the bicycle, the braking force increases, so that the bicycle can be decelerated earlier.
前記第17側面に従う第19側面の自転車用制御装置において、前記制御部は、前記クランクが前記第2回転方向に回転する場合、かつ、前記第2角加速度が0よりも大きい場合、前記第2角加速度が大きくなるほど、前記制動力が大きくなるように前記電動アクチュエータを制御し、前記クランクが前記第1回転方向に回転する場合における第1角加速度の減少に対する前記制動力の増加の割合は、前記クランクが前記第2回転方向に回転する場合の前記第2角加速度の増加に対する前記制動力の増加の割合よりも小さい。
上記第19側面に従えば、ユーザの減速の意思が明確なクランクを第2回転方向に回転する場合の制動力を第1回転方向に回転する場合の制動力よりも大きくできる。
In the bicycle control device on the 19th side surface according to the 17th side surface, the control unit is the second when the crank rotates in the second rotation direction and the second angular acceleration is larger than 0. The electric actuator is controlled so that the braking force increases as the angular acceleration increases, and the ratio of the increase in the braking force to the decrease in the first angular acceleration when the crank rotates in the first rotation direction is It is smaller than the ratio of the increase in the braking force to the increase in the second angular acceleration when the crank rotates in the second rotation direction.
According to the 19th aspect, the braking force when the crank with a clear intention of deceleration by the user is rotated in the second rotation direction can be made larger than the braking force when the crank is rotated in the first rotation direction.
前記第1~第6、および、第8~第19側面のいずれか1つに従う第20側面の自転車用制御装置において、前記制御部は、前記自転車の車輪の回転が停止している場合、前記自転車に与えられる動力を検出する検出部の出力に応じて、前記制動力を変更するように前記電動アクチュエータを制御する。
上記第20側面に従えば、車輪の回転が停止している場合に、自転車に与えられる動力に応じて制動力を変更することによって自転車の挙動を安定させることができる。
In the bicycle control device on the 20th side surface according to any one of the 1st to 6th and 8th to 19th side surfaces, the control unit is described when the rotation of the wheel of the bicycle is stopped. The electric actuator is controlled so as to change the braking force according to the output of the detection unit that detects the power applied to the bicycle.
According to the twentieth aspect, when the rotation of the wheel is stopped, the behavior of the bicycle can be stabilized by changing the braking force according to the power applied to the bicycle.
前記第20側面に従う第21側面の自転車用制御装置において、前記制御部は、前記自転車の車輪の回転が停止している場合、前記自転車を後退させる方向の前記動力が大きくなるほど、前記制動力が大きくなるように前記電動アクチュエータを制御する。
上記第21側面に従えば、例えば上り坂等において車輪の回転が停止している場合に、自転車が後退することを抑制できる。
In the bicycle control device on the 21st side surface according to the 20th side surface, when the rotation of the wheel of the bicycle is stopped, the braking force increases as the power in the direction of retracting the bicycle increases. The electric actuator is controlled so as to be large.
According to the 21st aspect, it is possible to prevent the bicycle from retreating when the rotation of the wheels is stopped, for example, on an uphill slope.
前記第20または第21側面に従う第22側面の自転車用制御装置において、前記制御部は、前記自転車の車輪の回転が停止している場合、かつ、前記自転車を前進させる方向の前記動力が生じた場合、前記制動力が0になるように前記電動アクチュエータを制御する、または、前記制動力が低下するように前記電動アクチュエータを制御する、または、前記制動装置による制動を行わない。
上記第22側面に従えば、自転車の走行を開始する場合に制動力によって自転車の前進が妨げられにくい。
In the bicycle control device on the 22nd side according to the 20th or 21st side surface, the control unit generates the power in the direction of advancing the bicycle when the rotation of the wheel of the bicycle is stopped. In this case, the electric actuator is controlled so that the braking force becomes 0, the electric actuator is controlled so that the braking force decreases, or braking by the braking device is not performed.
According to the 22nd aspect, when the bicycle starts running, the braking force does not hinder the advance of the bicycle.
前記第20~第22側面のいずれか1つに従う第23側面の自転車用制御装置において、前記検出部は、前記自転車に加えられる人力駆動力および道路の勾配の少なくとも一方を検出する。
上記第23側面に従えば、検出部によって自転車に与えられる動力を好適に検出できる。
In the bicycle control device on the 23rd side according to any one of the 20th to 22nd sides, the detection unit detects at least one of the human driving force applied to the bicycle and the slope of the road.
According to the 23rd aspect, the power applied to the bicycle by the detection unit can be suitably detected.
本発明の第24側面に従う自転車用制動システムの一形態は、前記第1~第6および第8~第23側面のいずれか1つに記載の自転車用制御装置と、前記制動装置と含む。
上記第24側面に従えば、自転車の挙動を好適に制御できる。
A form of a bicycle braking system according to the 24th aspect of the present invention includes the bicycle control device according to any one of the 1st to 6th and 8th to 23rd aspects, and the braking device.
According to the 24th aspect, the behavior of the bicycle can be suitably controlled.
前記第24側面に従う第25側面の自転車用制動システムにおいて、前記制動装置の制動によって発生する電気エネルギーを充電可能なバッテリをさらに含む。
上記第25側面に従えば、制動によって発生する電気エネルギーを有効利用できる。
In the 25th aspect bicycle braking system according to the 24th aspect, a battery capable of charging the electric energy generated by the braking of the braking device is further included.
According to the 25th aspect, the electric energy generated by braking can be effectively used.
本発明の自転車用制御装置およびこの装置を含む自転車用制動システムは、自転車の挙動を好適に制御できる。 The bicycle control device of the present invention and the bicycle braking system including this device can suitably control the behavior of the bicycle.
(第1実施形態)
図1を参照して、第1の実施形態の自転車用制御装置70を搭載する自転車10について説明する。自転車10は、マウンテンバイクであってもよく、ロードバイクであってもよく、シティバイクであってもよい。また、自転車10は、三輪車であってもよく、カーゴバイクであってもよい。
(First Embodiment)
The
図1に示されるとおり、自転車10は、自転車本体12、車輪14、駆動機構16、および、自転車用制動システム40を含む。
自転車本体12は、フレーム18、フレーム18に接続されるフロントフォーク20、および、フロントフォーク20にステム22Aを介して着脱可能に接続されるハンドルバー22Bを備えている。フロントフォーク20は、フレーム18に支持される。
As shown in FIG. 1, the
The
車輪14は、前輪24および後輪26を含む。前輪24の車軸24Aは、フロントフォーク20の端部に接続される。後輪26の車軸26Aは、フレーム18のリアエンドに接続される。
The
駆動機構16は、クランク28およびペダル34を含む。クランク28は、クランク軸30およびクランクアーム32を含む。駆動機構16は、ペダル34に加えられた人力駆動力を後輪26に伝達する。駆動機構16は、クランク軸30にワンウェイクラッチを介して結合されたフロント回転体36を含む。ワンウェイクラッチは、クランク28が前転した場合に、フロント回転体36を前転させ、クランク28が後転した場合に、フロント回転体36を後転させないように構成される。フロント回転体36は、スプロケット、プーリまたはベベルギアを含む。フロント回転体36は、クランク軸30にワンウェイクラッチを介さずに結合してもよい。駆動機構16は、例えば、チェーン、ベルト、またはシャフトを介して、クランク28の回転を後輪26に結合されるリア回転体38に伝達するように構成される。リア回転体38は、スプロケット、プーリ、または、ベベルギアを含む。後述するように、モータ46Aが、後輪26および前輪24に設けられず、クランク軸30からフロント回転体36までの動力伝達経路に結合される場合、リア回転体38と後輪26との間には、ワンウェイクラッチが設けられず、モータ46Aとフロント回転体36との間の動力伝達経路にもワンウェイクラッチが設けられない。後述するように、モータ46Aが、後輪26および前輪24の少なくともいずれか一方に設けられる場合、リア回転体38と後輪26との間には、ワンウェイクラッチが設けられている。ワンウェイクラッチは、リア回転体38が前転した場合に、後輪26を前転させ、後輪26が後転した場合に、リア回転体38を後転させないように構成される。フロント回転体36に結合されたワンウェイクラッチおよびリア回転体38に結合されたワンウェイクラッチの少なくとも一方は、省略されてもよい。フロント回転体36は、複数のフロントスプロケットを含んでもよい。リア回転体38は、複数のリアスプロケットを含んでいてもよい。
The
図1および図2に示されるとおり、自転車用制動システム40は、自転車用制御装置70と、制動装置42と含む。自転車用制動システム40は、変速装置44、操作装置50、バッテリ52、トルクセンサ54、クランク回転センサ56、車速センサ58、操作部60、検出部62をさらに含む。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
制動装置42は、電動アクチュエータ46を備える。電動アクチュエータ46は、自転車10を制動する制動力Bを変更可能に構成される。電動アクチュエータ46は、自転車10の推進をアシストするモータ46Aを含む。モータ46Aおよび駆動回路48は、同一のハウジング(図示略)に設けられることが好ましい。駆動回路48は、制御部72と有線または無線によって通信可能に接続されている。駆動回路48は、例えばシリアル通信線によって制御部72と通信可能である。駆動回路48は、制御部72からの制御信号に応じてモータ46Aを駆動させる。駆動回路48は、制御部72に制御されて、バッテリ52からモータ46Aに供給される電力を制御する。モータ46Aは、自転車10の推進をアシストする。モータ46Aは、電気モータを含む。モータ46Aは、ペダル34から後輪26までの人力駆動力の伝達経路、または、前輪24に回転を伝達するように設けられる。モータ46Aは、自転車10のフレーム18、後輪26、または、前輪24に設けられる。モータ46Aは、自転車10のフレーム18と前輪24との両方に設けられてもよく、後輪26および前輪24の両方に設けられてもよい。一例では、モータ46Aは、クランク軸30からフロント回転体36までの動力伝達経路に結合される。モータ46Aとクランク軸30との間の動力伝達経路には、クランク軸30を自転車10が前進する方向に回転させた場合にクランク28の回転力によってモータ46Aが回転しないようにワンウェイクラッチ(図示略)が設けられるのが好ましい。モータ46Aおよび駆動回路48が設けられるハウジングには、モータ46Aおよび駆動回路48以外の構成が設けられてもよく、例えばモータ46Aの回転を減速して出力する減速機が設けられてもよい。
The
変速装置44は、変速機44Aおよびアクチュエータ44Bを含む。変速装置44は、自転車用制御装置70の制御部72によって制御される。制御部72は、図示しない変速操作部の操作に応じて、変速装置44を制御するように構成される。制御部72は、車速センサ58の出力信号に応じて、自動で変速装置44を制御してもよい。アクチュエータ44Bは、変速操作部または制御部72と有線または無線によって通信可能に接続されている。アクチュエータ44Bは、例えばPLC(Power Line Communication)によって変速操作部および制御部72の少なくとも一方と通信可能である。変速機44Aは、自転車10の変速比Rを変更可能に構成される。変速機44Aは、変速比Rを段階的に変更可能に構成される。アクチュエータ44Bは、変速機44Aに変速動作を実行させる。一例では、変速機44Aは、クランク軸30に入力された回転を変速して後輪26に伝達する。この場合、変速機44Aは、内装変速機を含む。内装変速機は、クランク軸30の近傍、または、後輪26のハブに設けられる。内装変速機は、クランク28とフロント回転体36との間の動力伝達経路に設けられてもよい。別の例では、変速機44Aは、複数のフロントスプロケットまたは複数のリアスプロケットの間でチェーンを掛け替えることによって、クランク軸30に入力された回転を変速させて後輪26に伝達させる。この場合、変速機44Aは、外装変速機(ディレイラ)を含む。外装変速機は、複数のフロントスプロケット(図示略)間でチェーンを掛け替えるフロント外装変速機、および、複数のリアスプロケット(図示略)間でチェーンを掛け替えるリア外装変速機の少なくとも一方を含む。アクチュエータ44Bは、電気モータを含む。変速機44Aは、アクチュエータ44Bが駆動されることにより、変速動作を行って自転車10の変速比Rを段階的に変更する。変速機44Aが内装変速機である場合、変速動作は変速機44Aの内部の遊星歯車機構を構成する歯車の連結状態を変更する動作を含む。変速機44Aが外装変速機である場合、変速動作はスプロケット間におけるチェーンの掛け替えの動作を含む。内装変速機は、CVT(Continuously Variable Transmission)機構を含んでいてもよい。一例では、CVT機構は、入力体、出力体、および、伝達体を含む遊星機構によって構成され、伝達体が回転させられることによって変速比Rが連続的に変更される。
The
操作装置50は、ユーザが操作可能である。操作装置50は、自転車10の推進をアシストするモータ46Aのモードを変更するように構成される。モータ46Aのモードの変更は、人力駆動力をアシストするアシスト力の強さの異なるモード間での変更、および、アシストモードとウォークモードとを切り替える変更の少なくとも一方を含む。操作装置50は、自転車10のハンドルバー22B(図1参照)に取り付けられる。操作装置50は、例えば操作部材と、操作部材の動きを検出するセンサと、センサの出力信号に応じて、制御部72と通信を行う電気回路とを含む。操作装置50は、制御部72と有線または無線によって通信可能に接続されている。操作装置50は、例えばPLCによって制御部72と通信可能である。ユーザによって操作装置50が操作されることによって、操作装置50は、制御部72に出力信号を送信する。操作装置50は、モータ46Aのモードを変更するための1つ以上の操作部材を含む。各操作部材は、プッシュスイッチ、レバー式スイッチ、または、タッチパネルによって構成される。
The
バッテリ52は、制動装置42の制動によって発生する電気エネルギーを充電可能に構成される。バッテリ52は、1または複数のバッテリセルを含むバッテリユニット52A、および、バッテリユニット52Aを支持するバッテリホルダ52Bを含む。バッテリセルは、充電池を含む。バッテリ52は、自転車10に搭載され、バッテリ52と有線で電気的に接続されている他の電機部品、例えば、モータ46Aおよび自転車用制御装置70に電力を供給する。バッテリ52は、制御部72と有線または無線によって通信可能に接続されている。バッテリ52は、例えばPLCによって制御部72と通信可能である。バッテリ52は、フレーム18の外部に取り付けられてもよく、少なくとも一部がフレーム18の内部に収容されてもよい。
The
図2に示されるトルクセンサ54は、人力駆動力TAに応じた信号を出力する。トルクセンサ54は、図1に示すペダル34を介して駆動機構16に入力される人力駆動力TAを検出する。トルクセンサ54は、クランク軸30からフロント回転体36までの間の人力駆動力TAの伝達経路に設けられてもよく、クランク軸30またはフロント回転体36に設けられてもよく、クランクアーム32またはペダル34に設けられてもよい。トルクセンサ54は、例えば、歪センサ、光学センサ、および、圧力センサ等を用いて実現することができる。歪センサは、歪ゲージ、磁歪センサ、および、圧電センサを含む。トルクセンサ54は、クランクアーム32またはペダル34に加えられる人力駆動力TA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。トルクセンサ54は、図2に示す制御部72と有線または無線によって通信可能に接続されている。トルクセンサ54は、人力駆動力TAに応じた信号を制御部72に出力する。
The
クランク回転センサ56は、クランク28の回転角度を検出する。クランク回転センサ56は、自転車10のフレーム18またはモータ46Aのハウジングに取り付けられる。
クランク回転センサ56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。周方向に磁界の強度が変化する環状の磁石が、クランク軸30またはクランク軸30からフロント回転体36までの間の動力伝達経路に設ける。磁界の強度に応じた信号を出力する磁気センサを用いることによって、1つのセンサで、クランク28の回転速度およびクランク28の回転角度を検出することができ、構成および組立を簡略化することができる。クランク回転センサ56は、クランク28の回転角度に加えて、クランク28の回転速度を検出することもできる。クランク回転センサ56は、制御部72と有線または無線によって通信可能に接続されている。クランク回転センサ56は、クランク28の回転角度に応じた信号を制御部72に出力する。
The crank rotation sensor 56 detects the rotation angle of the crank 28. The crank rotation sensor 56 is attached to the
The crank rotation sensor 56 includes a magnetic sensor that outputs a signal according to the strength of the magnetic field. An annular magnet whose magnetic field strength changes in the circumferential direction is provided in the
クランク回転センサ56は、磁気センサに代えて、クランク軸30またはクランクアーム32に設けられる加速度センサを含んでいてもよい。加速度センサの出力は、加速度センサの傾斜角度を含む。制御部72は、加速度センサの傾斜角度に応じてクランク28の回転角度を演算する。
The crank rotation sensor 56 may include an acceleration sensor provided on the
クランク回転センサ56は、クランク軸30からフロント回転体36までの人力駆動力TAの伝達経路において、クランク軸30と一体に回転する部材に設けられてもよい。例えば、クランク回転センサ56は、クランク軸30とフロント回転体36との間にワンウェイクラッチが設けられない場合、フロント回転体36に設けられてもよい。
The crank rotation sensor 56 may be provided on a member that rotates integrally with the
図1に示される車速センサ58は、車輪14の回転速度を検出する。車速センサ58は、有線または無線によって制御部72と電気的に接続されている。車速センサ58は、フレーム18のチェーンステイに取り付けられる。車速センサ58は、制御部72と有線または無線によって通信可能に接続されている。車速センサ58は、後輪26に取り付けられる磁石Mと車速センサ58との相対位置の変化に応じた信号を制御部72に出力する。制御部72は、車輪14の回転速度に基づいて自転車10の車速を演算する。車速センサ58は、リードスイッチを構成する磁性体リード、または、ホール素子を含むことが好ましい。車速センサ58は、フロントフォーク20に設けられ、前輪24に取り付けられる磁石を検出する構成としてもよい。
The
図2に示されるとおり、自転車用制御装置70は、制御部72を含む。一例では、自転車用制御装置70は、記憶部74をさらに含む。制御部72は、予め定められる制御プログラムを実行する演算処理装置を含む。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72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72は、さらにタイマを含む。記憶部74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74は、例えば不揮発性メモリおよび揮発性メモリを含む。制御部72および記憶部74は、例えばモータ46Aの設けられるハウジングに収容される。
As shown in FIG. 2, the
制御部72は、制動装置42を制御する。制御部72は、自転車10の操作部60の第1操作方向における速度Vまたは加速度Dに応じて、制動力Bを変更するように電動アクチュエータ46を制御する。制御部72は、モータ46Aに回生動作をさせることによって、制動力Bを発生させる。または、制御部72は、モータ46Aに制動動作をさせることによって、制動力Bを発生させる。
The
本実施形態では、操作部60は、クランク28を含む。操作部60の第1操作方向は、自転車10を前進させる場合にクランク28が回転する第1回転方向A1と対応する。速度Vは、クランク28の回転速度VAを含む。回転速度VAは、第1回転方向A1における第1角速度VA1を含む。回転速度VAは、第1回転方向A1とは反対の第2回転方向A2における第2角速度VA2を含む。制御部72は、クランク回転センサ56の出力に基づいて第1角速度VA1および第2角速度VA2を演算する。加速度Dは、クランク28の角加速度DAを含む。角加速度DAは、第1回転方向A1における第1角加速度DA1を含む。角加速度DAは、第1回転方向A1とは反対の第2回転方向A2における第2角加速度DA2を含む。制御部72は、クランク回転センサ56の出力に基づいて第1角加速度DA1および第2角加速度DA2を演算する。制御部72は、第1角速度VA1を微分することによって第1角加速度DA1を演算し、第2角速度VA2を微分することによって第2角加速度DA2を演算してもよい。
In this embodiment, the operation unit 60 includes a crank 28. The first operation direction of the operation unit 60 corresponds to the first rotation direction A1 in which the crank 28 rotates when the
制御部72は、クランク28の回転状態に応じて、制動力Bを変更するように電動アクチュエータ46を制御する。クランク28の回転状態は、クランク28の回転方向、回転速度VA、および、角加速度DAに関連する状態を含む。制御部72は、回転速度VAまたは角加速度DAに応じて、制動力Bを変更するように電動アクチュエータ46を制御する。制御部72は、角加速度DAに応じて、制動力Bを変更するように電動アクチュエータ46を制御する。制御部72は、クランク28の角加速度DAが0未満の場合、角加速度DAに応じて、制動力Bを変更するように電動アクチュエータ46を制御する。
The
制御部72は、クランク28が第1回転方向A1に回転する場合、第1角加速度DA1に応じて制動力Bを変更するように電動アクチュエータ46を制御する。
制御部72は、クランク28が第1回転方向A1に回転する場合、かつ、クランク28の第1角加速度DA1が0未満の場合、第1角加速度DA1が小さくなるほど、制動力Bが大きくなるように電動アクチュエータ46を制御する。記憶部74は、クランク28が第1回転方向A1に回転する場合、かつ、第1角加速度DA1が0未満の場合の、第1角加速度DA1と制動力Bとの第1関係情報を記憶している。図3の実線L1は、第1関係情報の一例を示す。第1関係情報は、第1角加速度DA1が小さくなるほど、制動力Bが大きくなるように規定される。第1関係情報は、第1角加速度DA1と制動力Bとが正比例するように規定されていてもよい。第1関係情報は、第1角加速度DA1が小さくなると、制動力Bがステップ状に大きくなるように規定されていてもよい。第1関係情報は、第1角加速度DA1が小さくなるほど、制動力Bの変化率が大きくなるように、制動力Bを大きくしてもよい。第1関係情報は、第1角加速度DA1が小さくなるほど、制動力Bの変化率が小さくなるように、制動力Bを大きくしてもよい。第1関係情報は、外部の装置によって変更または選択されるように構成されてもよい。第1関係情報は、記憶部74にマップとして記憶されてもよく、テーブルとして記憶されてもよく、関係式として記憶されてもよい。制御部72は、クランク28が第1回転方向A1に回転する場合、かつ、第1角加速度DA1が0未満の場合、第1関係情報に応じた制動力Bとなるように電動アクチュエータ46を制御する。
When the crank 28 rotates in the first rotation direction A1, the
When the crank 28 rotates in the first rotation direction A1 and the first angular acceleration DA1 of the crank 28 is less than 0, the
制御部72は、クランク28が第1回転方向A1に回転する場合、かつ、第1角加速度DA1が0以上の場合、制動力Bが0になるように電動アクチュエータ46を制御する、または、制動装置42による制動を行わない。記憶部74は、クランク28が第1回転方向A1に回転する場合、かつ、第1角加速度DA1が0以上の場合の、第1角速度VA1と制動力Bとの第2関係情報を記憶している。図4の実線L2は、第2関係情報の一例を示す。第2関係情報は、第1角速度VA1に関わらず、制動力Bが0になるように規定される。第2関係情報は、記憶部74にマップとして記憶されてもよく、テーブルとして記憶されてもよく、関係式として記憶されてもよい。制御部72は、クランク28が第1回転方向A1に回転する場合、かつ、第1角加速度DA1が0以上の場合、第2関係情報に応じた制動力Bとなるように電動アクチュエータ46を制御する。
The
制御部72は、クランク28が第2回転方向A2に回転する場合、第2角加速度DA2に応じて制動力Bを変更するように電動アクチュエータ46を制御する。
制御部72は、クランク28が第2回転方向A2に回転する場合、クランク28の第2角加速度DA2が大きくなるほど、制動力Bが大きくなるように電動アクチュエータ46を制御する。制御部72は、クランク28が第2回転方向A2に回転する場合、かつ、第2角加速度DA2が0よりも大きい場合、第2角加速度DA2が大きくなるほど、制動力Bが大きくなるように電動アクチュエータ46を制御する。記憶部74は、クランク28が第2回転方向A2に回転する場合、かつ、第2角加速度DA2が0よりも大きい場合の、第2角加速度DA2と制動力Bとの第3関係情報を記憶している。図5の実線L3は、第3関係情報の一例を示す。第3関係情報は、第2角加速度DA2と制動力Bとが正比例するように規定されていてもよい。第3関係情報は、第2角加速度DA2が小さくなると、制動力Bがステップ状に大きくなるように規定されていてもよい。第3関係情報は、第2角加速度DA2が小さくなるほど、制動力Bの変化率が大きくなるように、制動力Bを大きくしてもよい。第3関係情報は、第2角加速度DA2が小さくなるほど、制動力Bの変化率が小さくなるように、制動力Bを大きくしてもよい。第3関係情報は、外部の装置によって変更または選択されるように構成されてもよい。第3関係情報は、記憶部74にマップとして記憶されてもよく、テーブルとして記憶されてもよく、関係式として記憶されてもよい。制御部72は、クランク28が第2回転方向A2に回転する場合、かつ、第2角加速度DA2が0以上の場合、第3関係情報に応じた制動力Bとなるように電動アクチュエータ46を制御する。
When the crank 28 rotates in the second rotation direction A2, the
When the crank 28 rotates in the second rotation direction A2, the
一例では、クランク28が第1回転方向A1に回転する場合における第1角加速度DA1の減少に対する制動力Bの増加の割合は、クランク28が第2回転方向A2に回転する場合の第2角加速度DA2の増加に対する制動力Bの増加の割合よりも小さい。この場合、第3関係情報は、第2角加速度DA2が大きくなるほど、制動力Bが大きくなるように規定される。 In one example, the ratio of the increase in braking force B to the decrease in the first angular acceleration DA1 when the crank 28 rotates in the first rotation direction A1 is the second angular acceleration when the crank 28 rotates in the second rotation direction A2. It is smaller than the ratio of the increase in braking force B to the increase in DA2. In this case, the third relational information is defined so that the braking force B increases as the second angular acceleration DA2 increases.
制御部72は、クランク28が第2回転方向A2に回転する場合、かつ、第1角加速度DA1が0未満の場合、第2角速度VA2が大きくなるほど制動力Bが大きくなるように電動アクチュエータ46を制御する。記憶部74は、クランク28が第2回転方向A2に回転する場合、かつ、第2角加速度DA2が0以下の場合の、第2角速度VA2と制動力Bとの第4関係情報を記憶している。図6の実線L4は、第4関係情報の一例を示す。第4関係情報は、第2角速度VA2が大きくなるほど制動力Bが大きくなるように規定される。第4関係情報は、第2角速度VA2と制動力Bとが正比例するように規定されていてもよい。第4関係情報は、第2角速度VA2が小さくなると、制動力Bがステップ状に大きくなるように規定されていてもよい。第4関係情報は、第2角速度VA2が小さくなるほど、制動力Bの変化率が大きくなるように、制動力Bを大きくしてもよい。第4関係情報は、第2角速度VA2が小さくなるほど、制動力Bの変化率が小さくなるように、制動力Bを大きくしてもよい。第4関係情報は、外部の装置によって変更または選択されるように構成されてもよい。第4関係情報は、記憶部74にマップとして記憶されてもよく、テーブルとして記憶されてもよく、関係式として記憶されてもよい。制御部72は、クランク28が第2回転方向A2に回転する場合、かつ、第2角加速度DA2が0以下の場合、第4関係情報に応じた制動力Bとなるように電動アクチュエータ46を制御する。
When the crank 28 rotates in the second rotation direction A2 and the first angular acceleration DA1 is less than 0, the
図7を参照して、自転車10の走行時に制動力Bを変更する制御について説明する。制御部72は、電源が投入されると、処理を開始して図7に示すフローチャートのステップS11に移行する。制御部72は、電源が投入されている限り、所定周期ごとにステップS11からの処理を実行する。
A control for changing the braking force B when the
制御部72は、ステップS11において、クランク28が回転中か否かを判定する。例えば、制御部72は、クランク回転センサ56から信号が入力されているか否かを判定する。制御部72は、クランク28が回転中ではないと判定した場合、処理を終了する。制御部72は、クランク28が回転中の場合、ステップS12に移行する。
The
制御部72は、ステップS12において、クランク28が第1回転方向A1に回転しているか否かを判定する。制御部72は、クランク28が第1回転方向A1に回転していると判定した場合、ステップS13において、第1角加速度DA1が0未満か否かを判定する。制御部72は、第1角加速度DA1が0未満と判定した場合、ステップS14において記憶部74に記憶されている第1関係情報に基づいて制動力Bを演算し、ステップS15において、ステップS14において演算した制動力Bが発生するように電動アクチュエータ46を制御する。
In step S12, the
制御部72は、ステップS13において、第1角加速度DA1が0以上と判定した場合、ステップS16において記憶部74に記憶されている第2関係情報に基づいて制動力Bを演算し、ステップS15において、ステップS16において演算した制動力Bが発生するように電動アクチュエータ46を制御する。
When the
制御部72は、ステップS12において、クランク28が第1回転方向A1に回転していないと判定した場合、すなわち、クランク28が第2回転方向A2に回転していると判定した場合、ステップS17に移行し、第2角加速度DA2が0よりも大きいか否かを判定する。制御部72は、第2角加速度DA2が0よりも大きいと判定した場合、ステップS18において、記憶部74に記憶されている第3関係情報に基づいて制動力Bを演算し、ステップS15において、ステップS18において演算した制動力Bが発生するように電動アクチュエータ46を制御する。
When the
制御部72は、ステップS17において、第2角加速度DA2が0以下と判定した場合、ステップS19において記憶部74に記憶されている第4関係情報に基づいて制動力Bを演算し、ステップS15において、ステップS19において演算した制動力Bが発生するように電動アクチュエータ46を制御する。
When the
制御部72は、自転車10の車輪14の回転が停止している場合、自転車10に与えられる動力Pを検出する検出部62の出力に応じて、制動力Bを変更するように電動アクチュエータ46を制御する。検出部62は、自転車10に加えられる人力駆動力TAおよび道路の勾配の少なくとも一方を検出する。本実施形態では、検出部62は、トルクセンサ54を含み、人力駆動力TAを検出する。検出部62は、自転車10に設けられる傾斜センサ、GPS(global positioning system)受信装置、および、インターネット等を介して道路の勾配を検出する通信機の少なくとも1つを含み、道路の勾配を検出してもよい。動力Pは、自転車10を前進させる方向の動力P1、および、自転車10を後退させる方向の動力P2を含む。
The
制御部72は、自転車10の車輪14の回転が停止している場合、自転車10を後退させる方向の動力P2が大きくなるほど、制動力Bが大きくなるように電動アクチュエータ46を制御する。記憶部74は、自転車10の車輪14の回転が停止している場合、かつ、自転車10を後退させる方向の動力P2が発生した場合の、動力P2と制動力Bとの第5関係情報を記憶している。第5関係情報は、自転車10を後退させる方向の動力P2が大きくなるほど、制動力Bが大きくなるように規定される。第5関係情報は、記憶部74にマップとして記憶されてもよく、テーブルとして記憶されてもよく、関係式として記憶されてもよい。検出部62が道路の勾配を検出する場合、記憶部74には、自転車10を後退させる方向の動力P2と、道路の勾配との関係とが記憶されている。制御部72は、検出部62によって検出される道路の勾配に関する情報と、記憶部74に記憶される情報とに応じて、自転車10を後退させる方向の動力P2を求め、求めた動力P2と第5関係情報とに基づいて制動力Bを演算する。自転車10を後退させる方向の動力P2が発生している場合、制御部72は、第5関係情報に応じた制動力Bとなるように電動アクチュエータ46を制御する。
When the rotation of the
制御部72は、自転車10の車輪14の回転が停止している場合、かつ、自転車10を前進させる方向の動力P1が生じた場合、制動力Bが0になるように電動アクチュエータ46を制御する、または、制動力Bが低下するように電動アクチュエータ46を制御する、または、制動装置42による制動を行わない。記憶部74は、自転車10の車輪14の回転が停止している場合、かつ、自転車10を前進させる方向の動力P1が発生した場合の、動力P1と制動力Bとの第6関係情報を記憶している。第6関係情報は、自転車10を前進させる方向の動力P1が発生すると、制動力Bが0になるように規定される。第6関係情報は、自転車10を後退させる方向の動力P2と、自転車10を前進させる方向の動力P1とが等しくなると、制動力Bが0になるように規定されていてもよい。
The
図8を参照して、自転車10の停車時に制動力Bを変更する制御について説明する。制御部72は、電源が投入されると、処理を開始して図8に示すフローチャートのステップS21に移行する。制御部72は、電源が投入されている限り、所定周期ごとにステップS21からの処理を実行する。
A control for changing the braking force B when the
制御部72は、ステップS21において、車輪14の回転が停止しているか否かを判定する。制御部72は、ステップS21において、車輪14が停止しておらず、回転していると判定した場合、処理を終了する。制御部72は、車輪14の回転が停止していると判定した場合、ステップS22に移行する。
In step S21, the
制御部72は、ステップS22において、自転車10を後退させる方向の動力P2が発生しているか否かを判定する。制御部72は、例えば、道路の勾配が所定勾配以上の上り坂であると判定した場合、自転車10を後退させる方向の動力P2が発生したと判定する。制御部72は、自転車10を後退させる方向の動力P2が発生したと判定した場合、ステップS23に移行する。制御部72は、動力P2が発生していないと判定した場合、処理を終了する。
In step S22, the
制御部72は、ステップS23において、自転車10を前進させる方向の動力P1が発生しているか否かを判定する。制御部72は、例えば、人力駆動力TAが0よりも大きくなった場合、動力P1が発生していると判定する。制御部72は、動力P1が発生していると判定した場合、ステップS24に移行する。制御部72は、ステップS24において、第6関係情報に基づいて制動力Bを演算し、ステップS25において演算した制動力Bに基づいて電動アクチュエータ46を制御する。
In step S23, the
制御部72は、ステップS23において、自転車10を前進させる方向の動力P1が発生していないと判定した場合、ステップS26に移行し、第5関係情報に基づいて制動力Bを演算し、ステップS25において演算した制動力Bが発生するように電動アクチュエータ46を制御する。
When the
(第2実施形態)
図2および図9を参照して、第2実施形態の自転車用制御装置70について説明する。第2実施形態の自転車用制御装置70は、自転車10の走行時に操作部60の操作に応じてモータ46Aによるアシストを停止する制御を行う点以外は第1実施形態の自転車用制御装置70と同様であるので、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、重複する説明を省略する。第2実施形態のモータ46Aは、制動動作および回生動作が不能に構成されていてもよい。
(Second Embodiment)
The
制御部72は、第1回転方向A1にクランク28が回転する場合、かつ、クランク28の角加速度DAが0未満の場合、モータ46Aによるアシストを停止させる。制御部72は、アシストモードの選択時に、第1回転方向A1にクランク28が回転する場合、かつ、クランク28の角加速度DAが0未満になった場合、人力駆動力TAに関わらず、モータ46Aの駆動を停止、または、モータ46Aの出力トルクを0にする。
When the crank 28 rotates in the first rotation direction A1 and the angular acceleration DA of the crank 28 is less than 0, the
図9を参照して、自転車10の走行時にモータ46Aによるアシストを停止させる制御について説明する。制御部72は、電源が投入されると、処理を開始して図9に示すフローチャートのステップS31に移行する。制御部72は、電源が投入されている限り、または、アシストモードが選択されている限り、所定周期ごとにステップS31からの処理を実行する。
With reference to FIG. 9, the control for stopping the assist by the motor 46A when the
制御部72は、ステップS31において、クランク28が回転中か否かを判定する。制御部72は、クランク28が回転していないと判定した場合には、処理を終了する。制御部72は、ステップS31においてクランク28が回転していると判定した場合、ステップS32に移行する。
The
制御部72は、ステップS32において、クランク28が第1回転方向A1に回転しているか否かを判定する。制御部72は、クランク28が第1回転方向A1に回転していないと判定した場合、処理を終了する。制御部72は、クランク28が第1回転方向A1に回転していると判定した場合、ステップS33に移行する。
In step S32, the
制御部72は、ステップS33において、第1角加速度DA1が0未満か否かを判定する。制御部72は、ステップS33において、第1角加速度DA1が0以上と判定した場合、処理を終了する。制御部72は、ステップS33において、第1角加速度DA1が0未満と判定した場合、ステップS34においてモータ46Aによるアシストを停止させて処理を終了する。この結果、制御部72は、ステップS31、ステップS32、および、ステップS33のいずれかで否定判定した場合は、モータ46Aによるアシストを継続する。制御部72は、ステップS31、ステップS32、および、ステップS33の全てで肯定判定した場合は、ステップS31、ステップS32、および、ステップS33のいずれかで否定判定されるまでモータ46Aによるアシストを停止する。
The
(変形例)
上記各実施形態に関する説明は、本発明に従う自転車用制御装置および自転車用制動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。本発明に従う自転車用制御装置および自転車用制動システムは、例えば以下に示される上記各実施形態の変形例、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。以下の変形例において、各実施形態の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を省略する。
(Modification example)
The description of each of the above embodiments is an example of possible embodiments of the bicycle control device and the bicycle braking system according to the present invention, and is not intended to limit the embodiments. The bicycle control device and the bicycle braking system according to the present invention may take, for example, a modification of each of the above embodiments shown below, and a combination of at least two modifications that do not contradict each other. In the following modification, the parts common to the embodiments of each embodiment are designated by the same reference numerals as those of the embodiments, and the description thereof will be omitted.
・制御部72は、クランク28が第1回転方向A1に回転する場合、かつ、自転車10の変速比Rを小さくした場合、制動装置42による制動を行わない、または、制動力Bが低下するように電動アクチュエータ46を制御してもよい。例えば、記憶部74は、クランク28が第1回転方向A1に回転する場合、かつ、自転車10の変速比Rを小さくした場合の制動力Bを規定した第7関係情報を記憶している。第7関係情報は、例えば、自転車10の変速比Rを小さくした場合、制動装置42による制動力Bが0になることを規定している。制御部72は、図7のステップS13の処理において肯定判定した場合、図10に示すように、ステップS41に移行し、変速比Rが小さくなったか否かを判定する。制御部72は、例えば、変速機44Aに変速比Rを小さくするための変速動作を実行させたか否かを判定する。制御部72は、変速機44Aの状態を検出する検出部の検出結果に応じて変速機44Aの変速比Rが小さくなったと判定してもよい。検出部によって変速機44Aの状態を検出する場合、アクチュエータ44Bを省略して、変速機44Aをユーザが操作可能なケーブルによって変速動作させることもできる。制御部72は、変速比Rを小さくしたと判定した場合、ステップS42において第7関係情報に基づいて制動力Bを演算し、ステップS15において、ステップS42で演算した制動力Bになるように電動アクチュエータ46を制御する。制御部72は、ステップS41において変速機44Aが変速比Rを小さくするための変速動作を実行していないと判定した場合、ステップS14に移行し、第1関係情報に基づいて制動力Bを演算し、ステップS15において、ステップS14で演算した制動力Bになるように電動アクチュエータ46を制御する。
When the crank 28 rotates in the first rotation direction A1 and the gear ratio R of the
・制御部72は、クランク28が第1回転方向A1に回転する場合、かつ、自転車10に入力される人力駆動力TAが所定トルクTA1以上の場合、制動装置42による制動を行わない、または、制動力Bが低下するように電動アクチュエータ46を制御してもよい。例えば、記憶部74は、クランク28が第1回転方向A1に回転する場合、かつ、自転車10に入力される人力駆動力TAが所定トルクTA1以上の場合の制動力Bを規定した第8関係情報を記憶している。第8関係情報は、例えば、クランク28が第1回転方向A1に回転する場合、かつ、自転車10に入力される人力駆動力TAが所定トルクTA1以上の場合、制動装置42による制動力Bが0になることを規定している。制御部72は、図7のステップS13の処理において肯定判定した場合、図11に示すように、ステップS51に移行し、人力駆動力TAが所定トルクTA1以上か否かを判定する。制御部72は、人力駆動力TAが所定トルクTA1以上と判定した場合、ステップS52において第8関係情報に基づいて制動力Bを演算し、ステップS15において、ステップS52で演算した制動力Bになるように電動アクチュエータ46を制御する。制御部72は、ステップS51において人力駆動力TAが所定トルクTA1未満と判定した場合、ステップS14に移行し、第1関係情報に基づいて制動力Bを演算し、ステップS15において、ステップS14で演算した制動力Bになるように電動アクチュエータ46を制御する。
When the crank 28 rotates in the first rotation direction A1 and the human power driving force TA input to the
・制御部72は、クランク28が第1回転方向A1に回転する場合、かつ、自転車10の走行負荷Cが所定値C1以上の場合、制動装置42による制動を行わない、または、制動力Bが低下するように電動アクチュエータ46を制御してもよい。例えば、記憶部74は、クランク28が第1回転方向A1に回転する場合、かつ、走行負荷Cが所定値C1以上の場合の制動力Bを規定した第9関係情報を記憶している。第9関係情報は、例えば、クランク28が第1回転方向A1に回転する場合、かつ、自転車10の走行負荷Cが所定値C1以上の場合、制動装置42による制動力Bが0になることを規定している。制御部72は、図7のステップS13の処理において肯定判定した場合、図12に示すように、ステップS61に移行し、走行負荷Cが所定値C1以上か否かを判定する。制御部72は、例えば、路面の勾配が所定勾配以上の上り坂である場合、走行路の凹凸や摩擦係数が大きい場合、および、風速が所定風速よりも大きい場合に走行負荷Cが所定値C1以上であると判定する。制御部72は、走行負荷Cが所定値C1以上と判定した場合、ステップS62において第9関係情報に基づいて制動力Bを演算し、ステップS15において、ステップS62で演算した制動力Bになるように電動アクチュエータ46を制御する。制御部72は、ステップS61において走行負荷Cが所定値C1未満と判定した場合、ステップS14に移行し、第1関係情報に基づいて制動力Bを演算し、ステップS15において、ステップS14で演算した制動力Bになるように電動アクチュエータ46を制御する。
When the crank 28 rotates in the first rotation direction A1 and the traveling load C of the
・図10~図12に示す変形例のうちの少なくとも2つの変形例を組み合わせてもよい。例えば、図10~図12に示す3つの変形例を組み合わせる場合、自転車10の変速比Rを小さくした場合、自転車10に入力される人力駆動力TAが所定トルクTA1以上の場合、および、自転車10の走行負荷Cが所定値C1以上の場合のうちの少なくとも1つが成立する場合には、制動装置42による制動を行わない、または、制動力Bが低下するように電動アクチュエータ46を制御する。
-At least two of the modifications shown in FIGS. 10 to 12 may be combined. For example, when combining the three modifications shown in FIGS. 10 to 12, when the gear ratio R of the
・第1実施形態の図7および図10~12に示す変形例の処理から、ステップS17、S18、および、S19を省略してもよい。この場合、ステップS12においてクランク28が第2回転方向A2に回転していると判定した場合は、処理を終了する。 -Steps S17, S18, and S19 may be omitted from the processing of the modified examples shown in FIGS. 7 and 10 to 12 of the first embodiment. In this case, if it is determined in step S12 that the crank 28 is rotating in the second rotation direction A2, the process ends.
・第1実施形態の図7の処理から、ステップS13、S14、および、S16を省略してもよい。この場合、ステップS12においてクランク28が第1回転方向A1に回転していると判定した場合は、処理を終了する。 -Steps S13, S14, and S16 may be omitted from the process of FIG. 7 of the first embodiment. In this case, if it is determined in step S12 that the crank 28 is rotating in the first rotation direction A1, the process ends.
・各実施形態及び変形例において、操作部60を、図13に示すブレーキレバー82を含む操作部80にしてもよい。この場合、制御部72は、操作部80の第1操作方向AXにおける速度Vまたは加速度Dに応じて、制動力Bを変更するように電動アクチュエータ46を制御する。操作部80は、さらにハンドルバー22Bに取付可能なベース部84を含む。ブレーキレバー82は、ピボット軸86の軸心まわりに角変位可能にベース部84に設けられる。操作部80の第1操作方向AXは、ブレーキレバー82がハンドルバー22Bに近づく方向である。制御部72は、さらに、操作部80の第1操作方向AXの操作量が大きくなるほど、制動力Bが大きくなるように電動アクチュエータ46を制御する。操作部80には、ブレーキレバー82の回転角度および回転速度を検出する回転センサ88が設けられる。回転センサ88は、クランク回転センサ56と同様の構成によって実現され、ベース部84に設けられる磁気センサと、ブレーキレバー82に設けられる磁石とを含む。回転センサ88は、制御部72と有線または無線によって通信可能に接続されている。ブレーキレバー82の回転角度は、ブレーキレバー82の操作量に対応する。記憶部74は、操作部80の第1操作方向AXにおける角加速度DAと、制動力Bとの関係を規定した第10関係情報を記憶している。制御部72は、操作部80の第1操作方向AXにおける速度Vまたは加速度Dに応じた制動力B1と操作部80の第1操作方向AXの操作量に応じた制動力B2とのうち、大きい方の制動力B1,B2になるように電動アクチュエータ46を制御してもよい。記憶部74は、操作部80の第1操作方向AXの操作量と制動力Bとの関係を規定した第11関係情報を記憶している。この場合、制御部72は、図14に示す処理を実行することもできる。制御部72は、ステップS71において、操作部80が第1操作方向AXに操作されたか否かを判定する。制御部72は、操作部80が第1操作方向AXに操作されていないと判定した場合、処理を終了する。制御部72は、操作部80が第1操作方向AXに操作された後、第1操作方向AXとは反対方向に戻っている場合には、操作部80が第1操作方向AXに操作されていないと判定することが好ましい。制御部72は、操作部80が第1操作方向AXに操作されたと判定した場合、ステップS72において第10関係情報に基づいて制動力B1を演算し、ステップS73において第11関係情報に基づいて制動力B2を演算し、ステップS74に移行する。制御部72は、ステップS74において、制動力B1が制動力B2よりも大きいか否かを判定する。制御部72は、制動力B1が制動力B2よりも大きいと判定した場合、ステップS75において制動力B1になるように電動アクチュエータ46を制御し、処理を終了する。制御部72は、制動力B1が制動力B2以下と判定した場合、ステップS76において制動力B2になるように電動アクチュエータ46を制御し、処理を終了する。
-In each embodiment and modification, the operation unit 60 may be the
・図13に示す変形例において、制動力B1および制動力B2のうち、大きい方の制動力B1,B2になるように電動アクチュエータ46を制御するのではなく、制動力B1に制動力B2を加算することもできる。例えば、制御部72は、図14のステップS73の処理の後、制動力B1と制動力B2とを加算した制動力B3を演算し、制動力B3になるように電動アクチュエータ46を制御して処理を終了する。
In the modified example shown in FIG. 13, the electric actuator 46 is not controlled so as to be the larger braking force B1 or B2 of the braking force B1 and the braking force B2, but the braking force B2 is added to the braking force B1. You can also do it. For example, after the process of step S73 in FIG. 14, the
・各実施形態及び変形例において、制動装置42を、図15に示す摩擦部92を含む制動装置90に変更してもよい。摩擦部92は、自転車10を制動する制動力Bを発生させる。摩擦部92は、電動アクチュエータ94によって変位される。電動アクチュエータ94は、摩擦部92を変位させることによって制動力Bを変更可能に構成される。制御部72は、制動装置90を制御する。この変形例においては、モータ46Aが、クランク軸30からフロント回転体36までの動力伝達経路に結合される場合、リア回転体38と後輪26との間にワンウェイクラッチが設けられてもよく、モータ46Aとフロント回転体36との間の動力伝達経路にもワンウェイクラッチが設けられてもよい。この変形例においては、モータ46A、トルクセンサ54、クランク回転センサ56、車速センサ58、および、駆動回路48等の、自転車10の推進をアシストするために必要な構成については省略されてもよい。制動装置90は、自転車用制動システムがクランク28を含む操作部60を備える場合には、後輪26を制動してもよく、前輪24を制動してもよく、後輪26および前輪24の両方を制動してもよい。自転車用制動システムが図13に示す変形例のようにブレーキレバー82を含む操作部80を備える場合には、ブレーキレバー82と接続されている制動装置90が自転車10を制動する。ブレーキレバー82と制動装置90とが電気ケーブルによって接続される場合、電動アクチュエータ94は、例えば電気モータを含む。ブレーキレバー82と制動装置90とが油圧ケーブルによって接続される場合、電動アクチュエータ94は、例えば電動ポンプを含み、油圧ケーブル内の作動油を移動させて摩擦部92を変位させる。後輪26および前輪24の両方を制動する場合、後輪26および前輪24の制動力Bの割合は、一定であってもよく、走行状況に応じて変更されてもよく、モータ46Aが搭載される位置に応じて予め割合が定めされていてもよい。制動装置90は、一例では、ディスクブレーキ装置を含む。制動装置90は、リムブレーキであってもよい。摩擦部92は、たとえばブレーキパッドおよびブレーキシューを含む。
In each embodiment and modification, the
・各実施形態および変形例において、制動装置42に加えて、図15に示す摩擦部92を含む制動装置90をさらに追加してもよい。この場合、モータ46Aと、摩擦部92とによって、制動力Bを発生させる。モータ46Aと、摩擦部92とによって発生する制動力Bの割合は、一定であってもよく、走行状況に応じて変更されてもよく、モータ46Aが搭載される位置に応じて予め割合が定めされていてもよい。
・各実施形態および変形例において、変速装置44を省略してもよい。
-In each embodiment and modification, in addition to the
-In each embodiment and modification, the
10…自転車、28…クランク、40…自転車用制動システム、42,90…制動装置、46…電動アクチュエータ、46A…モータ、60,80…操作部、70…自転車用制御装置、72…制御部、82…ブレーキレバー、92…摩擦部。 10 ... Bicycle, 28 ... Crank, 40 ... Bicycle braking system, 42, 90 ... Braking device, 46 ... Electric actuator, 46A ... Motor, 60, 80 ... Operation unit, 70 ... Bicycle control device, 72 ... Control unit, 82 ... Brake lever, 92 ... Friction part.
Claims (24)
前記制御部は、クランクの回転速度または角加速度に応じて、前記制動力を変更するように前記電動アクチュエータを制御し、
前記角加速度は、前記自転車を前進させる場合に前記クランクが回転する第1回転方向における第1角加速度を含み、
前記制御部は、前記クランクが前記第1回転方向に回転する場合、前記第1角加速度に応じて前記制動力を変更するように前記電動アクチュエータを制御する、自転車用制御装置。 A friction unit that generates a braking force for braking a bicycle, and a control unit that controls a braking device including an electric actuator capable of changing the braking force by displacing the friction unit are included.
The control unit controls the electric actuator so as to change the braking force according to the rotational speed or the angular acceleration of the crank .
The angular acceleration includes a first angular acceleration in a first rotation direction in which the crank rotates when the bicycle is advanced.
The control unit is a bicycle control device that controls the electric actuator so as to change the braking force according to the first angular acceleration when the crank rotates in the first rotation direction .
前記制御部は、前記クランクが前記第1回転方向に回転する場合、かつ、前記自転車の前記変速比を小さくした場合、前記制動装置による制動を行わない、または、前記制動力が低下するように前記電動アクチュエータを制御する、請求項1~3のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。 The gear ratio is defined as the ratio of the input rotation speed to the output rotation speed in the transmission of the bicycle.
When the crank rotates in the first rotation direction and the gear ratio of the bicycle is reduced, the control unit does not brake by the braking device or reduces the braking force. The bicycle control device according to any one of claims 1 to 3 , which controls the electric actuator.
前記制御部は、前記クランクが前記第2回転方向に回転する場合、前記第2角加速度に応じて前記制動力を変更するように前記電動アクチュエータを制御する、請求項1~6のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。 The angular acceleration includes a second angular acceleration in a second rotation direction opposite to the direction in which the crank rotates when the bicycle is advanced.
One of claims 1 to 6 , wherein the control unit controls the electric actuator so as to change the braking force according to the second angular acceleration when the crank rotates in the second rotation direction. The bicycle control device described in the section.
前記クランクが前記第1回転方向に回転する場合における第1角加速度の減少に対する前記制動力の増加の割合は、前記クランクが前記第2回転方向に回転する場合の前記第2角加速度の増加に対する前記制動力の増加の割合よりも小さい、請求項7に記載の自転車用制御装置。 When the crank rotates in the second rotation direction and the second angular acceleration is larger than 0, the control unit increases the braking force as the second angular acceleration increases. Control the electric actuator,
The ratio of the increase in the braking force to the decrease in the first angular acceleration when the crank rotates in the first rotation direction is the ratio of the increase in the second angular acceleration to the increase in the second angular acceleration when the crank rotates in the second rotation direction. The bicycle control device according to claim 7 , which is smaller than the rate of increase in braking force.
前記制御部は、クランクの回転速度または角加速度に応じて、前記制動力を変更するように前記電動アクチュエータを制御し、
前記角加速度は、前記自転車を前進させる場合に前記クランクが回転する第1回転方向とは反対の第2回転方向における第2角加速度を含み、
前記制御部は、前記クランクが前記第2回転方向に回転する場合、前記第2角加速度に応じて前記制動力を変更するように前記電動アクチュエータを制御する、自転車用制御装置。 It includes a friction portion that generates a braking force for braking a bicycle, and a control unit that controls a braking device including an electric actuator that can change the braking force by displace the friction portion.
The control unit controls the electric actuator so as to change the braking force according to the rotational speed or the angular acceleration of the crank .
The angular acceleration includes a second angular acceleration in a second rotation direction opposite to the first rotation direction in which the crank rotates when the bicycle is advanced.
The control unit is a bicycle control device that controls the electric actuator so as to change the braking force according to the second angular acceleration when the crank rotates in the second rotation direction .
前記クランクが前記第1回転方向に回転する場合における第1角加速度の減少に対する前記制動力の増加の割合は、前記クランクが前記第2回転方向に回転する場合の前記第2角加速度の増加に対する前記制動力の増加の割合よりも小さい、請求項10に記載の自転車用制御装置。 When the crank rotates in the second rotation direction and the second angular acceleration is larger than 0, the control unit increases the braking force as the second angular acceleration increases. Control the electric actuator,
The ratio of the increase in the braking force to the decrease in the first angular acceleration when the crank rotates in the first rotation direction is the ratio of the increase in the second angular acceleration to the increase in the second angular acceleration when the crank rotates in the second rotation direction. The bicycle control device according to claim 10 , which is smaller than the rate of increase in braking force.
前記制動装置と含む、自転車用制動システム。 The bicycle control device according to any one of claims 1 to 16 .
A bicycle braking system including the braking device.
前記制御部は、前記自転車を前進させる場合にクランクが回転する第1回転方向に前記クランクが回転する場合、かつ、前記クランクの角加速度が0未満の場合、前記モータによるアシストを停止させ、
前記制御部は、前記モータを含みかつ前記モータの制御によって前記自転車を制動する制動力を変更可能な電動アクチュエータを備える制動装置を制御し、前記クランクの前記角加速度に応じて、前記制動力を変更するように前記電動アクチュエータを制御し、
前記制御部は、前記自転車の車輪の回転が停止している場合、前記自転車に与えられる力を検出する検出部の出力に応じて、前記制動力を変更するように前記電動アクチュエータを制御し、
前記検出部は、前記自転車に加えられる人力駆動力を検出する、自転車用制御装置。 Includes a control unit that controls the motor that assists the propulsion of the bicycle
When the crank rotates in the first rotation direction in which the crank rotates when the bicycle is advanced, and when the angular acceleration of the crank is less than 0, the control unit stops the assist by the motor.
The control unit controls a braking device including the motor and including an electric actuator capable of changing the braking force for braking the bicycle by controlling the motor, and the braking force is applied according to the angular acceleration of the crank. Control the electric actuator to change
When the rotation of the wheel of the bicycle is stopped, the control unit controls the electric actuator so as to change the braking force according to the output of the detection unit that detects the force applied to the bicycle.
The detection unit is a bicycle control device that detects a human-powered driving force applied to the bicycle.
前記制動装置と含む、自転車用制動システム。 The bicycle control device according to any one of claims 18 to 22 .
A bicycle braking system including the braking device.
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