JP7178604B2 - bicycle - Google Patents
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Description
本発明は、電動アシスト機能を有する自転車に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a bicycle having an electric assist function.
従来、例えば、操作性を高めるべく、電動アシストの駆動源であるモータを、ハンドル角度に応じて制御する電動アシスト自転車が知られている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, for example, in order to improve operability, an electrically assisted bicycle is known in which a motor, which is a driving source of an electrically assisted, is controlled according to a steering wheel angle (see, for example, Patent Document 1).
ところで、電動アシスト自転車においては、高齢者も使用する場合も多い。高齢者は、一般的に若年者と比べると、ハンドルのブレが大きく、自転車がふらつきやすいのが実状である。このため、高齢者に対しては、より安全性が高くなるようなモータの制御が求められている。 By the way, the electric assist bicycle is often used by the elderly. Compared to young people, elderly people are generally more likely to shake the steering wheel and wobble when riding a bicycle. Therefore, there is a demand for motor control that is safer for the elderly.
本発明は、安全性が高くなるようにモータを制御可能な自転車を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a bicycle whose motor can be controlled so as to increase safety.
上記目的を達成するために、本発明に係る自転車の一態様は、電動アシスト機能を有する自転車であって、電動アシスト機能の駆動源となるモータと、自転車の、直交3軸の各軸方向の加速度及び3軸の軸回りの角速度を測定する6軸センサと、6軸センサの測定結果に基づいて、モータの出力制御をする制御部とを備える。 In order to achieve the above object, one aspect of the bicycle according to the present invention is a bicycle having an electric assist function, in which a motor serving as a drive source for the electric assist function and three orthogonal axis directions of the bicycle. It has a 6-axis sensor that measures acceleration and angular velocity about 3 axes, and a control unit that controls the output of the motor based on the measurement results of the 6-axis sensor.
また、本発明に係る自転車の他の態様は、電動アシスト機能を有する自転車であって、電動アシスト機能の駆動源となるモータと、自転車のハンドルの操舵角を測定する操舵角センサと、水平面に対する自転車の前後方向及び左右方向の傾斜角度を測定する傾斜センサと、操舵角センサの測定結果と、傾斜センサの測定結果とに基づいて、モータの出力制御をする制御部とを備える。 Another aspect of the bicycle according to the present invention is a bicycle having an electric assist function, comprising: a motor serving as a drive source for the electric assist function; a steering angle sensor for measuring the steering angle of the steering wheel of the bicycle; A tilt sensor that measures the tilt angles of the bicycle in the longitudinal direction and the lateral direction, and a control unit that controls the output of the motor based on the measurement result of the steering angle sensor and the measurement result of the tilt sensor.
本発明によれば、安全性が高くなるようにモータの制御可能な自転車を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the bicycle which can control a motor can be provided so that safety may be improved.
以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. It should be noted that the embodiment described below represents a specific example of the present invention. Therefore, the numerical values, shapes, materials, constituent elements, arrangement positions and connection forms of the constituent elements, etc. shown in the following embodiments are examples and are not intended to limit the present invention. Therefore, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in independent claims representing the highest level concept of the present invention will be described as optional constituent elements.
なお、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。 Each figure is a schematic diagram and is not necessarily strictly illustrated. Moreover, in each figure, the same code|symbol is attached|subjected to substantially the same structure, and the overlapping description may be abbreviate|omitted or simplified.
また、以下の説明及び図面中において、自転車の前後方向をX軸方向と定義し、左右方向をY軸方向と定義し、上下方向をZ軸方向と定義する。これらX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向は、互いに交差(本実施の形態では直交)する方向である。 In the following description and drawings, the front-back direction of the bicycle is defined as the X-axis direction, the left-right direction as the Y-axis direction, and the up-down direction as the Z-axis direction. These X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction are directions that cross each other (perpendicularly in this embodiment).
以降の説明においては、運転者に対する電動アシスト機能付きの自転車として三輪自転車を例示して説明するが、二輪自転車であっても構わない。 In the following description, a three-wheeled bicycle is exemplified as a bicycle with an electric assist function for the driver, but a two-wheeled bicycle may also be used.
(実施の形態1)
[自転車の全体構成]
図1は、実施の形態1に係る自転車10を示す側面図である。図1に示すように、自転車10は、フレーム20と、ハブモータ40と、トルクセンサユニット50と、充電池60とを備えている。
(Embodiment 1)
[Overall configuration of the bicycle]
FIG. 1 is a side view showing a
フレーム20は、前フレーム21と、後フレーム31とを備えている。前フレーム21は、ヘッドチューブ22、ダウンチューブ23、シートチューブ24、後部チューブ25を備えている。
The
ヘッドチューブ22は、前輪11を支えるフォーク221及びハンドル222を回転自在に支持している。前輪11は、ハブモータ40を備えており、このハブモータ40の駆動力によって前輪11が回転するようになっている。また、ハンドル222の間には、フロントバスケット27が取り付けられている。また、ハンドル222の回転軸には、当該ハンドル222の操舵角を測定する操舵角センサ93(図2参照)が取り付けられている。
The
ハンドル222の両端部には、グリップ及びブレーキレバー99が設けられている。一方のブレーキレバー99は、図示しない前部ブレーキ装置を駆動させることで、前輪11に対して機械的な制動力を与える。他方のブレーキレバー99は、図示しない後部ブレーキ装置を駆動させることで、後輪32に対して機械的な制動力を与える。ブレーキレバー99には、ブレーキセンサ94(図2参照)が設けられており、このブレーキセンサ94がブレーキレバー99に対する操作を検出するようになっている。
Grip and
ダウンチューブ23には、トルクセンサユニット50と、充電池60と、6軸センサ70と、傾斜センサ80とが設けられている。
The
トルクセンサユニット50は、クランクアーム232を回転自在に備えており、このクランクアーム232のクランク軸234に対して、前部スプロケット231が取り付けられている。クランクアーム232におけるクランク軸234とは反対側の端部には、ペダル233が取り付けられている。つまり、運転者によってペダル233が踏み込まれると、クランクアーム232及びクランク軸234を介して前部スプロケット231が回転する。
The
トルクセンサユニット50は、運転者によってペダル233に加えられる踏力を検出し、検出した踏力に応じてハブモータ40のモータ出力を制御する。踏力は、人力によって作用した駆動力であるので、人力駆動力とも言える。また、ハブモータ40のモータ出力は、アシスト力となる。
充電池60は、後部チューブ25におけるシートチューブ24との連結部分近傍に対して、交換自在に設けられている。充電池60は、ハブモータ40に電気的に接続されている。具体的には、充電池60はハブモータ40に対して電力を供給するとともに、ハブモータ40からの回生電力を充電する。
The
本実施の形態におけるハブモータ40は、電動アシスト機能の駆動源となるモータである。また、ハブモータ40は、モータ出力を出さない非駆動時に回生電力を発生させて充電池60を充電する回生動作を行うことができ、回生ブレーキとして作動することができる。
6軸センサ70は、ダウンチューブ23の前部に取り付けられており、自転車10の、直交3軸の各軸方向(X軸方向、Y軸方向、Z軸方向)の加速度及び3軸の軸回りの角速度を測定する。具体的には、6軸センサ70は、直交する3軸の各軸方向の加速度を測定する加速度計と、3軸の軸回りの角速度(ロール、ヨー、ピッチ)を検出する3軸ジャイロを備えている。
The 6-
傾斜センサ80は、6軸センサ70とともに、ダウンチューブ23の前部に取り付けられている。傾斜センサ80は、水平面に対する自転車10のX軸方向(前後方向)及びY軸方向(左右方向)の傾斜角度をそれぞれ測定する。
The
なお、6軸センサ70と傾斜センサ80とは、自転車10上であれば如何なる箇所に取り付けられてもよく、これらは別の箇所に取り付けられてもよい。また、6軸センサ70と傾斜センサ80とは、外乱の影響が小さい箇所に取り付けられることがよい。外乱の影響が小さい箇所としては、例えば、前述したダウンチューブ23の前部などが挙げられる。
It should be noted that the 6-
また、シートチューブ24は、シートポスト37をシートチューブ24の軸心方向に沿って出退可能に保持している。これにより、シートポスト37の長さ(出退量)を調節できるようになっている。シートポスト37の上端には、サドル38が設けられている。
Also, the
後フレーム31には、左右一対の後輪32と、いずれか一方の後輪32の車軸に連動する後部スプロケット33と、リアバスケット34とが取り付けられている。後部スプロケット33と、前部スプロケット231との間には、チェーン35が架け渡されている。これにより、ペダル233が踏み込まれることによって回転した前部スプロケット231の回転力が、チェーン35及び後部スプロケット33を介して一方の後輪32に伝達される。すなわち、本実施の形態では、ペダル233と前部スプロケット231と後部スプロケット33とチェーン35とで、人力に依拠する後輪駆動機構が形成されている。
A pair of left and right
また、本実施の形態では、前フレーム21と後フレーム31との間には揺動機構(図示省略)が介在しており、揺動機構において前フレーム21が後フレーム31に対して相対的に揺動自在である。揺動機構には、手動または自動で駆動するロック機構が設けられており、揺動動作を規制できるようになっていてもよい。なお、揺動機構は必ずしも必要ではなく、前フレーム21と後フレーム31とが一体的に固定されたものでもよい。
In addition, in the present embodiment, a swing mechanism (not shown) is interposed between the
次に、本実施の形態に係る自転車10の制御構成について説明する。図2は、実施の形態1に係る自転車10の制御構成を示すブロック図である。図2に示すように、自転車10は、トルクセンサユニット50と、ブレーキセンサ94と、6軸センサ70と、操舵角センサ93と、傾斜センサ80と、ハブモータ40と、充電池60と、が電気的に接続されている。
Next, the control configuration of
トルクセンサユニット50は、トルクセンサ51と、制御部53とを備えている。トルクセンサ51は、ペダル233に加えられる踏力により生じる人力駆動力を測定する踏力センサである 制御部53は、例えばCPU、RAM、ROMなどを備えており、CPUがROMに格納されたプログラムをRAMに展開して実行することで、ハブモータ40の出力制御を行う。具体的には、制御部53は、トルクセンサ51の測定結果に基づいて、ハブモータ40の出力制御を行う。例えば、制御部53は、トルクセンサ51の測定結果が所定の閾値(第一閾値)を超えた場合に、ハブモータ40をONとして、当該ハブモータ40の駆動力を前輪11に付与する。また、制御部53は、ハブモータ40の回転数から自転車10の速度を求め、当該速度が所定の速度を超えた場合には、ハブモータ40をOFFとする。
The
また、制御部53は、ハブモータ40のON時においては、6軸センサ70、操舵角センサ93及び傾斜センサ80のそれぞれの測定結果を複合的に用いることで、ハブモータ40の駆動力を制御する。
When the
6軸センサ70の測定結果には、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向の加速度と、これら3軸の軸回りの角速度とが含まれているために、自転車の姿勢または、姿勢の変動速度等を検出することができる。自転車の姿勢または、姿勢の変動速度等がわかれば、例えば、「自転車10の左右のふらつき」、「走行軌道のふらつき」、「ハンドル操作の安定性」などを求めることができる。
Since the measurement results of the 6-
操舵角センサ93の測定結果には、ハンドル222の操舵角が含まれているために、この測定結果においても、「自転車10の左右のふらつき」、「走行軌道のふらつき」などを求めることができる。ただし、6軸センサ70の測定結果の方が精度は高い。6軸センサ70の測定結果と操舵角センサ93の測定結果との両者を考慮すれば、より精度を高くすることができる。
Since the measurement result of the
傾斜センサ80の測定結果には、水平面に対する自転車10の前後方向及び左右方向の傾斜角度が含まれているので、現在、自転車10が上り坂に位置しているのか、下り坂に位置しているかを検出したり、自転車10の左右の傾きを検出することができる。
The measurement results of the
制御部53には、ハブモータ40の駆動力を制御するための閾値(第二閾値)が記憶されている。第二閾値は、自転車10のふらつきが大きくなったことを判断するための値でもあり、測定結果が第二閾値を超えた場合には、自転車10のふらつきが大きく、自転車10が転倒する可能性が高いと判断することができる。例えば、上り坂を走行する際に、測定結果が第二閾値を超えた場合には、ハブモータ40の駆動力を高めることで、運転者に対するアシスト力が高まって、自転車10の安定性を高めることができる。一方、例えば、下り坂を走行する際に、測定結果が第二閾値を超えた場合には、ハブモータ40の駆動力を弱くし、車速を低下させることで、自転車10の安定性を高めることができる。
A threshold (second threshold) for controlling the driving force of the
第二閾値は、各センサの測定結果毎に一つずつ設けられていてもよいし、段階的に複数設けられていてもよい。また、複数の測定結果を個別に重み付けを代えて、一つの指標に集計することも可能である。この場合においては、集計後の指標に関して、少なくとも一つの第二閾値が設けられていればよい。第二閾値は、種々の実験、シミュレーション、経験則等によって求めることができる。本実施の形態では、各センサの測定結果を一つの指標に集計し、当該指標と一つの第二閾値とで、ハブモータ40の駆動力を制御する場合について例示する。
One second threshold value may be provided for each measurement result of each sensor, or a plurality of second threshold values may be provided stepwise. Moreover, it is also possible to individually change the weighting of a plurality of measurement results and aggregate them into one index. In this case, at least one second threshold may be provided for the aggregated index. The second threshold can be determined by various experiments, simulations, empirical rules, and the like. In the present embodiment, the measurement results of each sensor are aggregated into one index, and the driving force of the
[出力制御方法]
次に、自転車10におけるハブモータ40の出力制御方法について説明する。図3及び図4は、実施の形態1に係る出力制御方法の流れを示すフローチャートである。この出力制御方法は、コンピュータで実行可能なプログラムとして実現されている。
[Output control method]
Next, a method for controlling the output of
自転車10の走行時において、制御部53は、傾斜センサ80の検出結果に基づいて現在走行中の場所が上り坂か下り坂かを判断する(ステップS1)。制御部53は、上り坂と判断した場合(ステップS1;YES)にはステップS2に移行し、下り坂と判断した場合(ステップS1;NO)にはステップS11に移行する。
When the
ステップS2では、制御部53は、トルクセンサ51の測定結果が第一閾値を超えたか否かを判断する。制御部53は、トルクセンサ51の測定結果が第一閾値を超えない場合(ステップS2;NO)にはステップS1に移行し、超えた場合(ステップS2;YES)にはステップS3に移行する。
In step S2, the
ステップS3では、制御部53は、ハブモータ40をONとすることでアシスト機能を実行する。ステップS4では、制御部53は、各センサ(6軸センサ70、操舵角センサ93、傾斜センサ80)の測定結果を一つの指標に集計し、当該指標が第二閾値を超えたか否かを判断する。制御部53は、指標が第二閾値を超えなかった場合(ステップS4;NO)にはステップS6に移行し、超えた場合(ステップS4;YES)にはステップS5に移行する。
In step S3, the
ステップS5では、制御部53は、ハブモータ40を制御して、ハブモータ40の駆動力を従前よりも高める。このように、自転車10が転倒する可能性が高くなった場合には、ハブモータ40の駆動力が高められることで、運転者に対するアシスト力も高まり、自転車10の安定性を高めることができる。つまり、転倒の可能性が抑えられる。
In step S5, the
ステップS6では、制御部53は、ハブモータ40の回転数から自転車10の速度を求め、当該速度が所定の速度を超えたか否かを判断する。制御部53は、自転車10の速度が所定の速度を超えなかった場合(ステップS6;NO)にはステップS4に移行し、超えた場合(ステップS6;YES)にはステップS7に移行する。
In step S6, the
ステップS7では、制御部53は、ハブモータ40をOFFとすることで、アシスト機能を停止する。
In step S7, the
一方、ステップS1において下り坂と判断してステップS11に移行した場合には、制御部53は、トルクセンサ51の測定結果が第一閾値を超えたか否かを判断する。制御部53は、トルクセンサ51の測定結果が第一閾値を超えない場合(ステップS11;NO)にはステップS1に移行し、超えた場合(ステップS11;YES)にはステップS12に移行する。
On the other hand, when it is determined that the road is downhill in step S1 and the process proceeds to step S11, the
ステップS12では、制御部53は、ハブモータ40をONとすることでアシスト機能を実行する。ステップS13では、制御部53は、各センサ(6軸センサ70、操舵角センサ93、傾斜センサ80)の測定結果を一つの指標に集計し、当該指標が第二閾値を超えたか否かを判断する。制御部53は、指標が第二閾値を超えなかった場合(ステップS13;NO)にはステップS15に移行し、超えた場合(ステップS13;YES)にはステップS14に移行する。
At step S12, the
ステップS14では、制御部53は、ハブモータ40を制御して、ハブモータ40の駆動力を従前よりも弱める。このように、下り坂で勢いがついて自転車10が転倒する可能性が高くなった場合には、ハブモータ40の駆動力が弱められることで、運転者に対するアシスト力も低下し、自転車10の安定性を高めることができる。つまり、転倒の可能性が抑えられる。
In step S14, the
ステップS15では、制御部53は、ハブモータ40の回転数から自転車10の速度を求め、当該速度が所定の速度を超えたか否かを判断する。制御部53は、自転車10の速度が所定の速度を超えなかった場合(ステップS15;NO)にはステップS13に移行し、超えた場合(ステップS15;YES)にはステップS16に移行する。
In step S15, the
ステップS16では、制御部53は、ハブモータ40をOFFとすることで、アシスト機能を停止する。
In step S16, the
[作用効果]
次に、本実施の形態における自転車10の作用効果について説明する。
[Effect]
Next, the effects of the
上述したように、本実施の形態に係る自転車は、電動アシスト機能を有する自転車10であって、電動アシスト機能の駆動源となるハブモータ40(モータ)と、自転車10の、直交3軸の各軸方向の加速度及び3軸の軸回りの角速度を測定する6軸センサ70と、6軸センサ70の測定結果に基づいて、ハブモータ40の出力制御をする制御部53とを備えている。
As described above, the bicycle according to the present embodiment is the
これによれば、制御部53が、6軸センサ70の測定結果に基づいて、ハブモータ40の出力制御をするので、6軸センサ70の測定結果により、自転車10の姿勢及び姿勢の変動速度を検出することができ、これらを安定化させるように、ハブモータ40の出力制御をすることができる。したがって、自転車10の安全性が高くなるようにハブモータ40を制御することができる。
According to this, the
また、自転車10は、さらに、自転車10のハンドル222の操舵角を測定する操舵角センサ93を備え、制御部53は、6軸センサ70の測定結果と、操舵角センサ93の測定結果とに基づいて、ハブモータ40の出力制御をする。
Moreover, the
これによれば、制御部53が、6軸センサ70の測定結果と、操舵角センサ93の測定結果とに基づいてハブモータ40の出力制御をしているので、より正確に自転車10の姿勢及び姿勢の変動を検出することができ、ハブモータ40の出力制御を、より安全性高く行うことができる。
According to this, the
また、自転車10は、さらに、水平面に対する自転車10の前後方向及び左右方向の傾斜角度を測定する傾斜センサ80を備え、制御部53は、6軸センサ70の測定結果と、傾斜センサ80の測定結果とに基づいて、ハブモータ40の出力制御をする。
The
これによれば、制御部53が、6軸センサ70の測定結果と、傾斜センサ80の測定結果とに基づいて、ハブモータ40の出力制御をしているので、水平面に対する自転車10の前後方向及び左右方向の傾斜角度を考慮して、ハブモータ40の出力制御をすることができる。これにより、ハブモータ40の出力制御を、より安全性高く行うことができる。
According to this, the
また、制御部53は、6軸センサ70の測定結果と、操舵角センサ93の測定結果と、傾斜センサ80の測定結果に基づいて、ハブモータ40の出力制御をする。
The
これによれば、制御部53が、6軸センサ70の測定結果と、操舵角センサ93の測定結果と、傾斜センサ80の測定結果とに基づいて、ハブモータ40の出力制御をするので、ハブモータ40の出力制御を、より一層、安全性高く行うことができる。
According to this, the
また、ハブモータ40の出力制御は、ハブモータ40の駆動力を制御することである。
Also, the output control of the
これによれば、ハブモータ40の出力制御がハブモータ40の駆動力を制御することであるので、自転車10の姿勢及び姿勢の変動速度に応じて、運転者に対するアシスト力を制御することができる。これにより、ハブモータ40のON時における自転車10の安定性を高めることができる。
According to this, since the output control of the
(実施の形態2)
実施の形態1では、制御部53が、ハブモータ40の出力制御としてハブモータ40の駆動力を制御する場合について説明した。この実施の形態2では、制御部53が、ハブモータ40の出力制御として、ハブモータ40の回生ブレーキのブレーキ力を制御する場合について説明する。以下の説明において、実施の形態1と同一の部分においては、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。
(Embodiment 2)
In
実施の形態2では、制御部53は、ブレーキセンサ94がブレーキレバー99に対する操作を検出すると、ハブモータ40を制御して、当該ハブモータ40に回生動作を行わせる。この回生動作時においても、制御部53は、各センサ(6軸センサ70、操舵角センサ93、傾斜センサ80)の測定結果を取得する。ここで、制御部53は、ハブモータ40の回生ブレーキのブレーキ力を制御するための閾値(第三閾値)を記憶している。第三閾値は、回生動作時の自転車10のふらつきが大きくなったことを判断するための値でもあり、測定結果が第三閾値を超えた場合には、自転車10のふらつきが大きく、自転車10が転倒する可能性が高いと判断することができる。つまり、測定結果が第三閾値を超えた場合には、ハブモータ40の回生ブレーキのブレーキ力を高めることで、転倒前に自転車10を安全な速度に落とすことができる。第三閾値は、種々の実験、シミュレーション、経験則等によって求めることができる。本実施の形態では、各センサの測定結果を一つの指標に集計し、当該指標と一つの第三閾値とで、ハブモータ40の回生ブレーキのブレーキ力を制御する場合について例示する。
In the second embodiment, when the
図5は、実施の形態2に係る出力制御方法の流れを示すフローチャートである。この出力制御方法は、コンピュータで実行可能なプログラムとして実現されている。 FIG. 5 is a flow chart showing the flow of the output control method according to the second embodiment. This output control method is implemented as a computer-executable program.
自転車10の走行時において、制御部53は、ブレーキレバー99に対する操作をブレーキセンサ94が検出したか否かを判断する(ステップS21)。制御部53は、ブレーキセンサ94がブレーキレバー99に対する操作を検出していない場合(ステップS21;NO)にはその状態を維持し、検出した場合(ステップS21;YES)にはステップS22に移行する。
While the
ステップS22では、制御部53は、ハブモータ40の回生ブレーキをONとして、回生動作を実行する。ステップS23では、制御部53は、各センサ(6軸センサ70、操舵角センサ93、傾斜センサ80)の測定結果を一つの指標に集計し、当該指標が第三閾値を超えたか否かを判断する。制御部53は、指標が第三閾値を超えなかった場合(ステップS23;NO)にはステップS25に移行し、超えた場合(ステップS23;YES)にはステップS24に移行する。
In step S22, the
ステップS24では、制御部53は、ハブモータ40を制御して、ハブモータ40の回生ブレーキのブレーキ力を従前よりも高める。このように、自転車10が転倒する可能性が高くなった場合には、ハブモータ40のブレーキ力が高められることで、転倒前に自転車10を安全な速度に落とすことができる。
In step S24, the
ステップS25では、制御部53は、ブレーキレバー99に対する操作の解除をブレーキセンサ94が検出したか否かを判断する。制御部53は、ブレーキセンサ94がブレーキレバー99に対する操作の解除を検出していない場合(ステップS25;NO)にはステップS22に移行し、検出した場合(ステップS25;YES)にはステップS26に移行する。
In step S25, the
ステップS26では、制御部53は、ハブモータ40の回生ブレーキをOFFとする。
At step S26, the
これによれば、ハブモータ40の出力制御がハブモータ40の回生ブレーキのブレーキ力を制御することであるので、自転車10の姿勢及び姿勢の変動速度に応じて、ハブモータ40のブレーキ力を制御することができる。これにより、回生ブレーキのON時における自転車10の安定性を高めることができる。
According to this, since the output control of the
なお、実施の形態1で例示したハブモータ40の出力制御と、実施の形態2で例示したハブモータ40の出力制御とを組み合わせることも可能である。これにより、ハブモータ40のON時と、回生ブレーキのON時とのそれぞれにおいて、自転車10の安定性を高めることができる。
It is also possible to combine the output control of the
(実施の形態3)
実施の形態3では、6軸センサ70の測定結果を用いない場合の、ハブモータ40の出力制御を行う自転車10Aを例示して説明する。以下の説明において、実施の形態1と同一の部分においては、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。
(Embodiment 3)
In the third embodiment, a
図6は、実施の形態3に係る自転車10Aの制御構成を示すブロック図である。図6に示すように、自転車10Aは、実施の形態1に係る自転車10から6軸センサ70を除いた点で異なっている。制御部53は、ハブモータ40のON時においては、操舵角センサ93及び傾斜センサ80のそれぞれの測定結果を複合的に用いることで、ハブモータ40の駆動力を制御する。制御部53には、ハブモータ40の駆動力を制御するための閾値(第四閾値)が記憶されている。第四閾値は、自転車10のふらつきが大きくなったことを判断するための値でもあり、測定結果が第四閾値を超えた場合には、自転車10のふらつきが大きく、自転車10が転倒する可能性が高いと判断することができる。例えば上り坂を走行する際に、測定結果が第四閾値を超えた場合には、ハブモータ40の駆動力を高めることで、運転者に対するアシスト力が高まって、自転車10の安定性を高めることができる。一方、例えば下り坂を走行する際に、測定結果が第四閾値を超えた場合には、ハブモータ40の駆動力を弱めることで、運転者に対するアシスト力を弱めて、自転車10の安定性を高めることができる。
FIG. 6 is a block diagram showing the control configuration of
このように、実施の形態3に係る自転車は、電動アシスト機能を有する自転車10であって、電動アシスト機能の駆動源となるハブモータ40(モータ)と、自転車10のハンドル222の操舵角を測定する操舵角センサ93と、水平面に対する自転車10の前後方向及び左右方向の傾斜角度を測定する傾斜センサ80と、操舵角センサ93の測定結果と、傾斜センサ80の測定結果とに基づいて、ハブモータ40の出力制御をする制御部53とを備えている。
As described above, the bicycle according to the third embodiment is the
これによれば、制御部53は、操舵角センサ93と、傾斜センサ80との測定結果により、自転車10の姿勢及び姿勢の変動速度を検出することができ、これらを安定化させるように、ハブモータ40の出力制御をすることができる。したがって、自転車10の安全性が高くなるようにハブモータ40を制御することができる。
According to this, the
(その他)
以上、本発明について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
(others)
Although the present invention has been described above based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments.
例えば、上記実施の形態では、各センサの測定結果の全てを用いて、ハブモータ40の出力制御を行う場合を例示した。しかしながら、少なくとも一つのセンサが自転車10に搭載されていれば、その測定結果を用いて、ハブモータ40の出力制御を行うことが可能である。特に、6軸センサ70の測定結果のみであっても、ある程度、安全性の高いハブモータ40の出力制御を行うことが可能である。つまり、6軸センサ70の測定結果と、その他のセンサの測定結果とを組み合わせることで、よりハブモータ40の出力制御の安全性を高めることができる。6軸センサ70の測定結果と、その他のセンサの測定結果との組み合わせは如何様でもよい。つまり、6軸センサ70の測定結果と、その他のセンサ(操舵角センサ93及び傾斜センサ80)の測定結果の少なくとも1つとを組み合わせればよい。
For example, in the above-described embodiment, the case where the output control of the
また、上記実施の形態では、操舵角センサ93によってハンドル222の操舵角を測定する場合を例示した。しかし、6軸センサ70をハンドル222の近傍に設置することにより、6軸センサ70でハンドル222の操舵角を測定することも可能である。つまり、この場合においては、6軸センサ70が操舵角センサとして機能する。
Further, in the above embodiment, the
また、自転車10が転倒した場合には、6軸センサ70の測定結果または傾斜センサ80の測定結果が急峻に大きく変化することになるので、これらの測定結果の履歴を記憶しておくことで、自転車10の転倒を検出することも可能である。制御部53は、測定結果の履歴から、過去に自転車10が転倒したときの測定結果を取得し、この取得した転倒時の測定結果に基づいて閾値(第二閾値、第三閾値、第四閾値等)を更新してもよい。つまり、運転者の特性を制御部53が学習して、新たな閾値を設定することができる。また、制御部53は、運転者の体格または体重に応じた複数種類の閾値を予め有していてもよい。例えば、運転前に、運転者の体格または体重が制御部53に入力されると、制御部53は、その体格または体重に対応した閾値を選択し、以降の出力制御に用いる。これにより、運転者の体格または体重に対応したハブモータ40の出力制御を行うことが可能である。
Also, when the
その他、実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。 In addition, there are also forms obtained by applying various modifications that a person skilled in the art can think of to the embodiments, and forms realized by arbitrarily combining the constituent elements and functions in the embodiments without departing from the spirit of the present invention. Included in the present invention.
10、10A 自転車
11 前輪
40 ハブモータ(モータ)
53 制御部
60 充電池
70 6軸センサ
80 傾斜センサ
93 操舵角センサ
222 ハンドル
10,
53
Claims (5)
前記電動アシスト機能の駆動源となるモータと、
前記自転車の、直交3軸の各軸方向の加速度及び前記直交3軸の軸回りの角速度を測定する6軸センサと、
水平面に対する前記自転車の前後方向及び左右方向の傾斜角度を測定する傾斜センサと、
前記6軸センサの測定結果と前記傾斜センサの測定結果の少なくとも一方が、前記自転車のふらつきが大きくなったことを判断するための閾値を超えた場合に、前記自転車の安定性が高まるように、前記モータの出力制御をする制御部とを備え、
前記制御部は、
前記傾斜センサの検出結果が上り坂を示している場合には、前記モータの駆動力を高めることで、前記自転車の安定性を高め、
前記傾斜センサの検出結果が下り坂を示している場合には、前記モータの駆動力を弱めることで、前記自転車の安定性を高める
自転車。 A bicycle having an electric assist function,
a motor that serves as a drive source for the electric assist function;
a 6-axis sensor for measuring the acceleration in each direction of the three orthogonal axes and the angular velocity around the three orthogonal axes of the bicycle;
an inclination sensor for measuring the inclination angles of the bicycle in the front-rear direction and the left-right direction with respect to a horizontal plane;
In order to increase the stability of the bicycle when at least one of the measurement results of the 6-axis sensor and the measurement result of the tilt sensor exceeds a threshold for determining that the sway of the bicycle has increased, A control unit that controls the output of the motor ,
The control unit
When the detection result of the tilt sensor indicates an uphill slope, the driving force of the motor is increased to increase the stability of the bicycle,
When the detection result of the tilt sensor indicates a downward slope, the driving force of the motor is weakened to increase the stability of the bicycle.
bicycle.
前記制御部は、前記6軸センサの測定結果と、前記操舵角センサの測定結果とに基づいて、前記モータの出力制御をする
請求項1に記載の自転車。 Further comprising a steering angle sensor for measuring the steering angle of the handle of the bicycle,
The bicycle according to claim 1, wherein the control section controls the output of the motor based on the measurement result of the 6-axis sensor and the measurement result of the steering angle sensor.
前記電動アシスト機能の駆動源となるモータと、
前記自転車のハンドルの操舵角を測定する操舵角センサと、
水平面に対する前記自転車の前後方向及び左右方向の傾斜角度を測定する傾斜センサと、
前記操舵角センサの測定結果と、前記傾斜センサの測定結果とが、前記自転車のふらつきが大きくなったことを判断するための閾値を超えた場合に、前記自転車の安定性が高まるように、前記モータの出力制御をする制御部とを備え、
前記制御部は、
前記傾斜センサの検出結果が上り坂を示している場合には、前記モータの駆動力を高めることで、前記自転車の安定性を高め、
前記傾斜センサの検出結果が下り坂を示している場合には、前記モータの駆動力を弱めることで、前記自転車の安定性を高める
自転車。 A bicycle having an electric assist function,
a motor that serves as a drive source for the electric assist function;
a steering angle sensor for measuring a steering angle of the handle of the bicycle;
an inclination sensor for measuring the inclination angles of the bicycle in the front-rear direction and the left-right direction with respect to a horizontal plane;
When the measurement result of the steering angle sensor and the measurement result of the tilt sensor exceed a threshold for determining that the sway of the bicycle has increased, the stability of the bicycle increases. a control unit that controls the output of the motor ,
The control unit
When the detection result of the tilt sensor indicates an uphill slope, the driving force of the motor is increased to increase the stability of the bicycle,
When the detection result of the tilt sensor indicates a downward slope, the driving force of the motor is weakened to increase the stability of the bicycle.
bicycle.
請求項1~3のいずれか一項に記載の自転車。 The bicycle according to any one of claims 1 to 3 , wherein the motor output control is to control the driving force of the motor.
請求項1~4のいずれか一項に記載の自転車。 The bicycle according to any one of claims 1 to 4 , wherein the output control of the motor is to control the braking force of regenerative braking of the motor.
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