TW201332832A - 自行車用控制裝置 - Google Patents

Abstract

〔課題〕關於以電動機進行行駛輔助的自行車，能以簡單的構造確認變速動作的完成。〔解決手段〕變動值測定部(141)、(142)，用來測定關於曲柄的旋轉的變動值。變速指示部(151b)，對變速機指示變速。限制部(151a)，根據變速指示，限制行駛輔助用電動機(161)的輸出。判斷部(151c)，當變動值在預定範圍時，則判斷變速完成。限制解除部(151a)，根據判斷部(151c)的判斷，來解除行駛輔助用電動機(161)的上述輸出限制。

Description

自行車用控制裝置

本發明是關於自行車用控制裝置，用來控制自行車，該自行車具有：曲柄、行駛輔助用電動機、變速機。

除了人的踩踏力之外，以馬達驅動力進行行駛輔助的電動輔助自行車，最近非常普及。當該電動輔助自行車裝備有變速機時，為了讓該變速機所進行的變速動作順暢進行，在專利文獻1揭示有控制方式，當有變速指示時，將來自行駛用馬達的輔助動力的供給暫時停止或減低，藉由用來判斷換檔位置的感應器確認變速動作完成之後，使用來輔助騎乘者的輔助動力的供給予以回復。

〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕

〔專利文獻1〕日本特開2001-10581號公報

在專利文獻1揭示的控制方式，由於需要為了變速動作完成而檢測出換檔位置的感應器，所以會有讓自行車的構造複雜化的問題。而藉由變速機的種類，也會有很難設置這種感應器的情況。

本發明的課題，關於以電動機進行行駛輔助的自行 車，能以簡單的構造確認變速動作的完成。

第1發明的自行車用控制裝置，用來控制自行車，該自行車具有：曲柄、行駛輔助用電動機、變速機。自行車用控制裝置，包含有：變動值測定部、變速指示部、限制部、判斷部、限制解除部。變動值測定部，用來測定關於曲柄的旋轉的變動值。變速指示部，對上述變速機指示變速。限制部，根據變速指示，來限制上述行駛用電動機的輸出。判斷部，當上述變動值在預定範圍時，判斷上述變速完成。限制解除部，根據上述判斷部的判斷，來解除上述行駛用電動機的上述輸出的限制。

在該自行車用控制裝置，當根據變速指示限制行駛用電動機的輸出時，根據關於曲柄的旋轉之變動值的測定結果，來判斷變速完成，解除行駛用電動機的輸出限制。因此，不需要用來確認變速位置的換檔位置感應器，讓構造簡化。

第2發明的自行車用控制裝置，在第1發明記載的自行車用控制裝置其中，進一步具備有：用來儲存變動值的記憶部。判斷部，因應於變速指示部指示變速前的變動值，來決定上述預定範圍。

在該情況，根據變速指示前後的變動值的變化，可判斷變速完成，容易確實判斷變速動作完成。

第3發明的自行車用控制裝置，在第1或2發明記載 的自行車用控制裝置其中，變動值為曲柄的旋轉速度。

在該情況，只要測定曲柄的旋轉速度則可判斷變速完成，則不會受到變速機的種類的影響而能判斷變速完成。

第4發明的自行車用控制裝置，在第1或2發明記載的自行車用控制裝置其中，變動值為作用於曲柄的踩踏力的大小。

藉此，只要測定踩踏力的大小就能判斷變速完成。在具有行駛輔助用電動機的自行車，一般來說測定踩踏力的大小的方式很多，所以不用設置新的感應器來判斷變速完成，有助於低成本化。

第5發明的自行車用控制裝置，在第4發明記載的自行車用控制裝置其中，作用於曲柄的踩踏力，是藉由作用於曲柄軸的旋轉轉矩來表示。

在該情況，藉由將作用於曲柄軸的旋轉轉矩測定出，則無論變速機的種類，都能確認變速完成。

第6發明的自行車用控制裝置，在第2發明記載的自行車用控制裝置其中，進一步具備有：用來測定自行車的行駛速度的行駛速度測定部。變動值，為曲柄的旋轉速度。記憶部用來儲存：旋轉速度、行駛速度。判斷部，因應於變速指示部指示變速之前的行駛速度及旋轉速度、現在的行駛速度，來決定判斷部使用的預定的範圍。

在該情況，根據變速指示前後的行駛速度及曲柄軸的旋轉速度，判斷變速完成，所以即使在藉由緊急煞車等在變速指示前後，行駛速度大幅變化的情況，也能確實地判 斷變速完成。

第7發明的自行車用控制裝置，在第1~6發明其中任一項記載的自行車用控制裝置其中，變速機為內建變速機。

內建變速機，是使用齒輪的變速機，藉由其安裝位置，有的稱為後輪輪轂變速機、或稱為曲柄軸變速機。在該內建變速機，所傳達的轉矩較小者，相較於傳達的轉矩較大者，其變速一般來說較順暢，所以希望當變速動作時限制行駛輔助用電動機的輸出，變速完成後解除輸出的限制。在本發明，在具備有行駛輔助用電動機及內建變速機之自行車，能以簡單的構造確認變速完成，能適當地進行行駛輔助用電動機的輸出的限制及解除限制。

第8發明的自行車用控制裝置，在第1~6發明其中任一項記載的自行車用控制裝置其中，變速機為外建變速機。

外建變速機，是藉由撥鏈器使鏈條在鏈輪之間移動來進行變速的變速機。藉由以從換檔器延伸的鋼索(纜線)或電動馬達，使在曲柄軸的鏈輪之間繞掛鏈條的前撥鏈器、及/或在後輪的鏈輪之間繞掛鏈條的後撥鏈器動作，來進行變速。在該外建變速機，雖然即使有某程度的張力施加於鏈條，也很少對變速動作有不好影響，可是如果有過度的張力施加於鏈條則不易變速。因此，希望當變速動作時限制行駛輔助用電動機的輸出，變速完成後則解除輸出限制。在本發明，在具備有行駛輔助用電動機及外建變 速機之自行車，能以簡單的構造確認變速完成，能適當地進行行駛輔助用電動機的輸出的限制及解除限制。

第9發明的自行車用控制裝置，在第1~8發明其中任一項記載的自行車用控制裝置其中，行駛輔助用電動機，用來驅動上述自行車的鏈條。

在該情況，也藉由行駛輔助用電動機，將經由曲柄傳達人的踩踏力的鏈條，直接或間接地驅動。希望當變速動作時限制行駛輔助用電動機的輸出，變速完成後則迅速解除輸出限制。在本發明，即使是行駛輔助用電動機驅動鏈條之自行車，也能以簡單的構造確認變速完成，能適當地進行行駛輔助用電動機的輸出的限制及解除限制。

藉由本發明，在根據變速指示限制行駛用電動機的輸出時，根據關於曲柄的旋轉的變動值的測定結果來判斷變速完成，解除行駛用電動機的輸出限制。因此，不需要用來確認變速位置的換檔位置感應器，可達到構造的簡化、輕量化、低成本化。而本發明可適用於具有各種變速機的電動輔助自行車。

(1)構造 <全體構造>

在第1圖，採用本發明的第一實施方式的自行車 101，是藉由輔助機構105a來輔助人力驅動之輔助自行車。自行車101，具備有：具有框架體102a與前叉102b之框架102、車把部104、驅動部105、前輪106f、後輪106r、未圖示的前煞車裝置及後煞車裝置、以及前照燈123。自行車101，如第2圖所示，具有由自行車用的複數的電機配件所構成的電機系統150。作為電機配件，具備有：控制部151、輔助機構105a、充電池105b、懸架單元122a、變速單元170、前照燈123、變速操作部175、發電輪轂190。

<各構造>

以下除了說明位置關係之外，使用左或右這樣的表現，這裡的左右，是從後方觀察自行車101時的左右。

<框架>

前叉102b，如第1圖所示，繞著傾斜的軸可自由擺動地安裝於框架體102a的前部。在前叉102b的前面，設置有：使用LED節能型的前照燈123。在框架體102a，安裝有包含鞍座111及車把部104的各部分。在框架體102a的下部中央，設置有：用來將後述的曲柄軸116支承的懸架部122。

在懸架部122設置有懸架單元122a，該懸架單元122a具有：轉矩感應器141、及旋轉速度感應器142。轉矩感應器141，用來將作用於後述曲柄軸116的旋轉轉矩 測定作為踩踏力。轉矩感應器141，以非接觸方式、或者接觸於曲柄軸116或接觸於在曲柄軸116的兩端分別固定的曲柄臂118，來檢測出曲柄軸116的轉矩。例如轉矩感應器141，是藉由例如具備在曲柄軸116設置的磁致伸縮元件及配置成與該磁致伸縮元件相對向的檢測線圈之磁致伸縮感應器、在曲柄軸116或曲柄臂118設置的應變計、或在支承曲柄軸116的懸架部122設置的應變計所作成。轉矩感應器141，不限於該構造，只要是因應於在曲柄軸116產生的轉矩而讓輸出變化的感應器即可。旋轉速度感應器142，是曲柄軸116的每單位時間的旋轉數，也就是檢測出旋轉速度的感應器。旋轉速度感應器142，是用來測定關於曲柄的旋轉的變動值的變動值測定部的一個例子。在旋轉速度感應器142，包含有：例如磁鐵、及藉由簧片開關或霍爾元件所構成的磁鐵檢測部。旋轉速度感應器142的磁鐵，安裝於曲柄，磁鐵檢測部，在可與磁鐵相對向的位置設置於框架。

<車把部>

車把部104，具有：在前叉102b的上方固定的車把豎管104a、與固定於車把豎管104a的車把桿104b。在車把桿104b的兩端，安裝有：右側煞車柄119f、左側煞車柄119r、握把115。在右側煞車柄119f的安裝部分的騎乘者側，安裝有：用來在手邊操作後述的變速單元170的變速操作部175。

右側煞車柄119f，藉由未圖示的前煞車纜線連接於前煞車裝置。左側煞車柄119r，藉由未圖示的後煞車纜線而連接於後煞車裝置。

變速操作部175，如第2圖及第3圖所示，具有：第一變速操作按鈕175a、第二變速操作按鈕175b、及操作轉盤175c。第一及第二變速操作按鈕175a、175b及操作轉盤175c，如第3圖所示，是在一邊握住車把部104的握把115而一邊能用人的手操作的位置。

第一及第二變速操作按鈕175a、175b，是按壓式按鈕。第一變速操作按鈕175a，是用來進行從低速檔朝高速檔的變速的按鈕。第二變速操作按鈕175b，是用來進行從高速檔朝低速檔的變速的按鈕。操作轉盤175c，是用來將兩種變速模式與停車(P)模式進行切換的轉盤，具有三種停止位置P、A、M。這裡所謂的兩種變速模式，是自動變速(A)模式與手動變速(M)模式。自動變速模式，是根據來自後述的速度感應器191的車速訊號，而將內建變速機130進行自動變速的模式。而手動變速模式，是藉由變速操作按鈕175a、175b的操作，將內建變速輪轂130變速到所需要的變速檔位的模式。停車模式，是將內建變速輪轂130鎖定來限制後輪106r的旋轉的模式，在行駛中並不使用。

<驅動部>

驅動部105，具有：可自由旋轉地被框架體102a的懸 架部122支承的曲柄軸116、分別固定於曲柄軸116的兩端的曲柄臂118、鏈條119、將鏈條119驅動來輔助行駛的輔助機構105a、可裝卸的充電池105b、以及內建變速輪轂130。曲柄臂118，具有右曲柄臂118a與左曲柄臂118b。在右曲柄臂118a及左曲柄臂118b的前端，安裝有踏板121。右曲柄臂118a與左曲柄臂118b，其相位相差180度。鏈條119繞掛於：固定於曲柄軸116的前鏈輪、與設置於內建變速輪轂130的後鏈輪。

(輔助機構)

輔助機構105a，如第2圖所示，具有：行駛輔助用電動機161、變流器162。行駛輔助用電動機161，是例如三相無電刷DC馬達或交流馬達。變流器162，是將從充電池105b直流輸出的電流，變換成適合驅動行駛輔助用電動機161的交流電流。充電池105b，除了成為輔助機構105a的電源之外，例如也使用作為前照燈123及後述變速單元170等的電源。在充電池105b，使用例如鎳氫電池或鋰離子電池等。行駛輔助用電動機161，可直接或間接地驅動鏈條。行駛輔助用電動機161，也可例如經由減速機構驅動鏈條，也可經由減速機構驅動曲柄。

(內建變速輪轂)

內建變速輪轂130，是配置在後輪106r的中央部，藉由鏈條119所驅動。內建變速輪轂，是變速機的一個例 子。內建變速輪轂130，例如為八段變速的輪轂。而在內建變速輪轂130，連結著後煞車裝置，該後煞車裝置是藉由例如花鼓式煞車、帶式煞車、或碟式煞車等所作成。並且在內建變速輪轂130，連結著變速單元170，該變速單元用來將具備行星齒輪機構的變速機構進行電動驅動。變速單元170，如第2圖所示，具有：用來將內建變速輪轂130的變速機構驅動的變速用電動機171。

<發電輪轂>

在前輪106f的中心部，設置有交流發電機也就是發電輪轂190。在發電輪轂190，連結有例如花鼓式煞車、帶式煞車、或碟式煞車等的前煞車裝置。如果在發電輪轂190沒有連結花鼓式煞車、帶式煞車、或碟式煞車等的前煞車裝置的情況，則在前叉102b設置V型煞車、懸臂式煞車(cantilever brake)等的煞車裝置即可。在發電輪轂190，具備有用來測定自行車的車速的速度感應器191。在發電輪轂190，也可設置與發電輪轂190不同個體的速度感應器191，也可將發電輪轂190本身使用作為速度感應器191。在將速度感應器191設置為與發電輪轂190不同個體的情況，例如藉由在發電輪轂190的旋轉部分安裝的磁鐵、以及在發電輪轂190的未旋轉的非旋轉部安裝的簧片開關或霍爾元件，來構成速度感應器191。在將發電輪轂190本身用作為速度感應器191的情況，是根據從發電輪轂190的發電機輸出的交流波形來計算出自行車的行駛 速度。速度感應器191為行駛速度測定部的一個例子。這裡雖然將速度感應器191設置在發電輪轂190，而也可藉由例如安裝在輻條的磁鐵、與安裝在框架的簧片開關或霍爾元件，來構成速度感應器。

<自行車用控制裝置>

針對在自行車101採用的自行車用控制裝置的控制部151來說明。控制部151，具有微電腦，來將所連接的電機配件進行控制。微電腦，包含：CPU(中央處理單元)、RAM(隨機存取記憶體)、ROM(唯讀記憶體)、I/O介面。控制部151，作為功能部如第4圖所示具有：輸出控制部151a、變速控制部151b、判斷部151c、記憶部151d、及變速控制部151e。

(輸出控制部)

輸出控制部151a，當輔助模式時，使作為輔助力的行駛輔助用電動機161的輸出，因應踩踏力而變化。具體來說，輸出控制部151a，控制讓行駛輔助用電動機161的輸出成為從轉矩感應器141檢測出的踩踏力的預定倍。輸出控制部151a，以複數的輔助模式來控制行駛輔助用電動機161。作為輔助模式，輸出控制部151a具有三種輔助模式：以踩踏力的最大兩倍的輔助力量進行輔助的強輔助模式、以最大1.5倍的輔助力量輔助的中輔助模式、以及以最大1倍的輔助力量輔助的弱輔助模式。輔助模式的切 換，也可藉由設置在車把部104的未圖示的開關進行，或者藉由上述的操作轉盤175c進行也可以。

在將藉由轉矩感應器141所檢測出的踩踏力(TF)的預定倍作為行駛輔助用電動機161的輸出(AF)的情況，在踩踏力降低到零附近的曲柄臂的上下死點附近，行駛輔助用電動機161的輸出也降低為大致零。結果，行駛輔助用電動機161的輸出頻繁地反覆導通~斷開而波動，會對騎乘者的舒適度造成不好的影響。因此，在各輔助模式，會進行避免波動的控制。具體來說，例如當使藉由轉矩感應器141所檢測出的踩踏力成為預定倍所算出的值，低於預定值時，將該預定值作為行駛輔助用電動機161的輸出供給到鏈條119。也就是說，行駛輔助用電動機161的輸出，如第5圖的方式推算。在第5圖所示的圖表的橫軸，表示曲柄位置，縱軸，表示踩踏力及行駛輔助用電動機的輸出。

輸出控制部151a，在預定的情況，將行駛輔助用電動機161的輸出限制為零。並且，如果達成預定的限制的解除條件的話，則解除行駛輔助用電動機161的輸出限制，回復到因應踩踏力的控制。輸出控制部151a，為限制部及限制解除部的一個例子。

(變速控制部)

變速控制部151b，在後述的預定時機，對於變速用電動機171指示變速動作的執行。變速控制部151b為變速 指示部的一個例子。

(判斷部)

判斷部151c，是根據藉由旋轉速度感應器142所測定的曲柄軸116的旋轉速度，來判斷變速動作的完成。針對判斷部151c的功能，後面會詳細敘述。

(記憶部)

記憶部151d，儲存有：旋轉速度感應器142所測量的曲柄軸116的旋轉速度、以及藉由速度感應器191所測量的自行車的車速。在記憶部151d，也儲存有變速控制部151b指示變速的變速檔位。並且在記憶部151d，也儲存有關於內建變速輪轂130的齒輪比的資訊。

(變速選擇部)

變速選擇部151e，辨識出藉由操作轉盤175c所設定的變速模式，來進行因應各模式的控制。

辨識的結果如果是自動變速(A)模式的話，則因應於以速度感應器191所測定的車速來選擇變速檔位，將變速要求發送到變速控制部151b以致變速到所選擇的變速檔位。變速檔位的選擇，是根據讓車速與變速檔位相關聯所儲存的圖表來進行。具體來說，變速選擇部151e保持有用來自動變速的兩種圖表，因應於轉矩感應器141所檢測出的踩踏力來決定是否使用任一圖表。更具體來說，保 持有高轉矩模式及普通模式的各圖表，在各圖表儲存有自動變速模式時的升檔及降檔的車速臨界值。高轉矩模式的車速臨界值，是當踩踏力為預定值以上時的車速臨界值，普通模式的車速臨界值，為當踩踏力值未到達預定值時的車速臨界值。

另一方面，變速選擇部151e，當辨識出操作轉盤175c設定為手動變速(M)模式時，變速選擇部151e，無論變速判斷為何，變速的執行是藉由騎乘者操作變速操作部175來執行。

<判斷部的功能>

針對判斷部151c所進行的變速完成的判斷，使用第6圖及第7圖來說明。第6圖，是車速大致一定的情況的變速完成判斷的一個例子。第7圖是車速變化較大的情況的變速完成判斷的一個例子。

首先針對第6圖來說明。在第6圖，橫軸表示時間，縱軸表示曲柄的旋轉數。這裡從變速動作的開始到完成的時間，是較短的時間，所以假設自行車的車速大致一致。

判斷部151c，從記憶部151d叫出變速控制部151b指示變速之前的曲柄軸116的旋轉速度。在操作轉盤175c設定為自動變速模式的情況，判斷部151c，因應於：從記憶部151d叫出的曲柄軸116的旋轉速度、與變速選擇部151e要求變速的變速檔位，來計算出變速後的曲柄軸116的預估旋轉速度。在操作轉盤175c設定為手動變速模式 的情況，判斷部151c，因應於：從記憶部151d叫出的曲柄軸116的旋轉速度、與藉由第一變速操作按鈕175a或第二變速操作按鈕175b所選擇的變速方向(從低速到高速，或從高速到低速)，來計算出變速後的曲柄軸116的預估旋轉速度。具體來說，使用預先儲存於記憶部151d的關於內建變速輪轂130的齒輪比的資訊，來計算出曲柄軸116的預估旋轉速度。

更具體來說，例如變速指示前的曲柄的旋轉速度是n1〔rpm〕，當變速前與變速後的變速檔位的齒輪比為1：R時，則變速完成後的預估旋轉速度np，計算出為n1/R〔rpm〕。齒輪比，在內建變速機的情況，是表示內建變速機的輸入部旋轉一次時的內建變速機的輸出旋轉數，在外建變速機的情況，表示曲柄旋轉一次時的後輪轂(後輪)的旋轉數。

判斷部151c，如第6圖所示，在以旋轉速度感應器142所測量的現在的曲柄軸116的旋轉速度，對於所計算出的預估旋轉速度np進入預定範圍例如±5%的範圍的情況，則判斷變速完成。第6圖中的S表示變速指示時間點，F表示判斷變速完成的時間點。第6圖雖然是從低速(低齒輪比)朝高速(高齒輪比)變速的例子，而從高速朝低速變速的情況也是一樣。這裡藉由簡單的構造判斷變速完成。

而更好的方式為判斷部151c，使用在記憶部151d儲存的變速指示前的自行車的車速、及現在的車速，來修正 旋轉速度，使用修正後的旋轉速度來進行判斷。這是因為當車速變化時，即使未進行變速的情況，曲柄軸116的旋轉速度也會變化。

具體來說，例如以下述方式進行修正。變速指示之前的車速為v1，現在的車速為v2，現在的旋轉速度為n〔rpm〕。此時，修正後的曲柄軸116的旋轉速度為n×v1/v2〔rpm〕。判斷部151c，修正後的曲柄軸116的旋轉速度也就是n×v1/v2〔rpm〕，在相對於從齒輪比所算出的曲柄軸116的預測旋轉數〔np〕進入預定範圍，例如進入±5%的範圍的情況，則判斷變速完成。在該情況，如第7圖(B)即使在緊急煞車等在變速指示後車速大幅變化的情況，也如第7圖(A)容易執行變速完成的判斷。第7圖中的S表示變速指示時間點，F表示判斷變速完成的時間點。實線C為修正後的旋轉速度，虛線D為實際藉由旋轉速度感應器142測量的旋轉速度。

(2)控制動作

以下，針對輔助中的控制部151的控制動作，根據第8圖~第10圖的流程圖的例子來說明。

首先，從第8圖的變速控制處理的主程序的流程圖的一個例子來說明。

當開啟電源時，在步驟S1進行初期設定。接著在步驟S2，判斷變速選擇部151e是否將操作轉盤175c設定為自動變速(A)模式，在步驟S3，判斷變速選擇部151e 是否將操作轉盤175c設定為手動變速(M)模式。在將操作轉盤175c設定為自動變速模式的情況，則從步驟S2移往S4。在步驟S4，執行後述的自動變速處理。在將操作轉盤175c設定為手動變速模式時，則從步驟S3移往S5。在步驟S5，執行後述的手動變速處理。

接著，根據第9圖針對自動變速處理來說明。第9圖是自動變速處理的流程圖的一個例子。

在步驟S11，判斷變速選擇部151e是否將操作轉盤175c切換。當將操作轉盤175c切換時，則回到第8圖的主程序，移往步驟S3。當未將操作轉盤175c切換時，則移往步驟S12。

在步驟S12，變速選擇部151e，根據以速度感應器191所測定的車速，如上述來選擇變速檔位。當所選擇的變速檔位、與現在的變速檔位不同時，則變速選擇部151e，將變速要求發送到變速控制部151b以致變速成所選擇的變速檔位。當變速控制部151b，從變速選擇部151e接收到變速要求時，則移往步驟S13。當未接收訊號時，則回到步驟S11。

在步驟S13，輸出控制部151a，將行駛輔助用電動機161的輸出予以限制。在本實施方式，讓行駛輔助用電動機161的輸出成為零。

在步驟S14，記憶部151d，將藉由旋轉速度感應器142所檢測出的現在的曲柄軸116的旋轉速度、與藉由速度感應器191所檢測出的現在的自行車的車速，儲存為變 速指示前的資訊。

在步驟S15，變速控制部151b，對變速機指示變速。具體來說，變速控制部151b，以因應於變速選擇部151e的要求的變速檔位來使內建變速輪轂13變速的方式，對變速用電動機171指示開始動作。

在步驟S16，判斷部151c，根據在步驟S14儲存的旋轉速度、在記憶部151d儲存的變速前的變速檔位及關於內建變速輪轂130的齒輪比的資訊、以及變速選擇部151e所要求的變速檔位，來計算出變速後的曲柄軸116的預估旋轉速度。

在步驟S17，判斷部151c，來判斷：藉由旋轉速度感應器142所檢測出的現在的曲柄軸116的旋轉速度，相對於在步驟S16所求出的預估旋轉速度，是否保持在預定的範圍。此時，如上述方式，使用在步驟S14儲存的自行車的車速、現在自行車的車速，來修正曲柄軸116的旋轉速度，將修正後的旋轉速度與預估旋轉速度進行比較也可以。當曲柄軸116的旋轉速度(或修正後的曲柄軸116的旋轉速度)相對於預估旋轉速度保持在預定範圍時，則判斷部151c判斷變速動作完成，移往步驟S18。

在步驟S18，輸出控制部151a，指示行駛輔助用電動機161的輸出的限制解除。同時將變速後的變速檔位儲存於記憶部151d。然後回到步驟S11。

接著，根據第10圖針對手動變速處理來說明。第10圖為手動變速處理的流程圖的一個例子。

在步驟S21，變速選擇部151e，判斷是否已切換操作轉盤175c。在已切換操作轉盤175c的情況，則回到第8圖的主程序，移往步驟S2。在未切換操作轉盤175c的情況，則移往步驟S22。

在步驟S22，判斷變速操作部175的第一變速操作按鈕175a或第二變速操作按鈕175b是否已接受變速要求。在判斷已接受訊號的情況，則移往步驟S23。在未接受訊號的情況，則回到步驟S21。

在步驟S23，輸出控制部151a，限制行駛輔助用電動機161的輸出。在本實施方式，是使行駛輔助用電動機161的輸出成為零。

在步驟S24，記憶部151d，將藉由旋轉速度感應器142所檢測出的現在的曲柄軸116的旋轉速度、與藉由速度感應器191所檢測出的現在的自行車的車速，儲存為變速指示前的資訊。

在步驟S25，變速控制部151b，對變速機指示變速。具體來說，是以因應於藉由變速操作部175所指示的變速的方向(從低速到高速，或從高速到低速)來使內建變速輪轂130變速的方式，變速控制部151b對變速用電動機171指示開始動作。

在步驟S26，判斷部151c，根據在步驟S24儲存的旋轉速度、藉由變速操作部175所指示的變速方向、與在記憶部151d儲存的變速前的變速檔位及關於內建變速輪轂130的齒輪比的資訊，來計算出變速後的曲柄軸116的預 估旋轉速度。

在步驟S27，判斷部151c，來判斷：藉由旋轉速度感應器142所檢測出的現在的曲柄軸116的旋轉速度，相對於在步驟S26所求出的預估旋轉速度，是否保持在預定的範圍。此時，如上述方式，使用在步驟S24儲存的自行車的車速、現在自行車的車速，來修正曲柄軸116的旋轉速度，將修正後的旋轉速度與預估旋轉速度進行比較也可以。當曲柄軸116的旋轉速度(或修正後的曲柄軸116的旋轉速度)相對於預估旋轉速度保持在預定範圍時，則判斷部151c判斷變速動作完成，移往步驟S28。

在步驟S28，輸出控制部151a，指示行駛輔助用電動機161的輸出的限制解除。同時將變速後的變速檔位儲存於記憶部151d。然後回到步驟S21。

<第二實施方式>

在第一實施方式，在旋轉速度感應器142的測定值為預定範圍的情況，藉由判斷部151c判斷變速完成。相對的在第二實施方式，判斷部251c，根據轉矩感應器141的變動值來判斷變速完成。轉矩感應器141，是用來將關於曲柄的旋轉的變動值測定的變動值測定部的一個例子。旋轉速度感應器在第二實施方式不需要。針對其他構造，與第一實施方式相同。

第11圖顯示第二實施方式的自行車用控制裝置的方塊圖。

控制部251，具有：輸出控制部251a、變速控制部251b、判斷部251c、記憶部251d、及變速選擇部251e。針對251a、251b、及251e與第一實施方式相同，以下針對判斷部251c與記憶部251d來說明。

首先記憶部251d，將藉由轉矩感應器141所測量的踩踏力儲存。而在記憶部251d，也儲存有變速控制部251b指示的變速檔位。並且在記憶部251d，也儲存有關於內建變速輪轂130的齒輪比的資訊。

接著，針對判斷部251c的變速完成的判斷來說明。這裡在從變速動作開始到完成為止的短時間，自行車行駛的路面的傾斜度並未變化，假設自行車並未進行緊急加速或進行減速。

判斷部251c，從記憶部251d叫出變速控制部251b指示變速之前的踩踏力。在操作轉盤275c設定為自動變速模式的情況，判斷部251c，因應於從記憶部251d叫出的踩踏力、變速選擇部251e選擇的變速檔位，計算出變速後的預估踩踏力。在操作轉盤175c設定為手動變速模式的情況，判斷部251c，因應於從記憶部251d叫出的踩踏力、與藉由第一變速操作按鈕175a或第二變速操作按鈕175b所選擇的變速方向(從低速到高速，或從高速到低速)，計算出變速後的預估踩踏力。在第12圖顯示從低速(低齒輪比)變速到高速(高齒輪比)的情況的踩踏力的變化的例子。在第12圖，橫軸表示時間，縱軸表示踩踏力。判斷部251c，在以轉矩感應器141測量的踩踏力相 對於預估的踩踏力(Tp)進入預定範圍，例如進入±5%的範圍的情況，則判斷變速完成。第12圖中的S表示變速開始時間點，F表示判斷變速完成的時間點。藉由採取這種構造，則即使不使用旋轉速度感應器也能容易讓變速完成。

在本構造如果進一步設置加速度感應器及/或傾斜角感應器等，則也能考慮路面的傾斜度及/或自行車的加速或減速的影響，來判斷變速完成。

<其他實施方式>

以上雖然針對本發明的一種實施方式來說明，而本發明並不限定於上述實施方式，在不脫離發明的主旨的範圍可進行各種變更。

(a)在上述實施方式，在曲柄軸116的附近配備輔助機構105a，將行駛輔助用電動機161的輸出傳達到鏈條119。也可取代該輔助機構105a，在前輪106f安裝行駛輔助用馬達單元。在該馬達單元的內部，配置行駛輔助用電動機、變流器、車速感應器等較佳。

(b)在上述實施方式，在曲柄軸116的附近配備輔助機構105a，將行駛輔助用電動機161的輸出傳達到鏈條119。也可取代該輔助機構105a，在後輪106r安裝行駛輔助用的馬達單元。在該情況，是將馬達單元設置在變速機的輸出側。

(c)在上述實施方式，雖然在將構成內建變速機的 內建變速輪轂130安裝於後輪106r之自行車101，適用本發明。也可取代該方式，將本發明適用於：具有藉由裝在曲柄軸的行星齒輪機構來進行變速的變速機之自行車。

(d)在上述實施方式，本發明適用於在後輪106f安裝有構成內建變速機的內建變速輪轂130之自行車101。而也可取代該方式將本發明適用於：具備有外建變速機之自行車，該外建變速機具有電動驅動的前撥鏈器及/或後撥鏈器。

(e)在上述實施方式，在步驟S13及步驟S23，讓輸出控制部151a控制的行駛輔助用電動機161的輸出成為零，進行變速動作時則成為暫時沒有行駛輔助的狀態。也可取代該方式，在步驟S13及步驟S23，將行駛輔助用電動機161的輸出根據此時的輔助模式降低(例如減半)成小於輸出值，則將進行變速動作時的行駛輔助力暫時減少。

(f)在上述實施方式，雖然針對舉例的自行車具有變速機，且該變速機具有變速用電動機171，而也可不需要具有變速用電動機，用以手動方式操作變速用鋼索的變速機。

(g)在上述實施方式，雖然將轉矩感應器141的輸出使用作為踩踏力，也可取代轉矩感應器141，設置用來檢測踏板的踩踏力的感應器，或者設置用來檢測鏈條的張力的感應器。

(h)也可在車把部104固定著具有觸碰式面板的顯 示輸入裝置，而可進行：輔助模式的選擇、車速或變速檔位的顯示、充電池105b的剩餘量顯示等。

(i)在上述實施方式，使用變速指示前後的兩方的變速檔位的資訊，計算出單一的預估變動量。也可取代該方式，不使用變速後的變速檔位的資訊，相對於變速前的變速檔位具有變化可能的變速後的所有變速檔位，計算出變速後的變動量的預估值。或者不使用變速前的變速檔位的資訊，對於變速後的變速檔位有可採取可能的全部變速前的變速檔位，計算出變速後的變動量的預估值。在該情況，例如在相對於任一預估值的預定範圍，變動值維持預定時間的話，則判斷變速完成。

101‧‧‧自行車

105a‧‧‧輔助機構

116‧‧‧曲柄軸

130‧‧‧內建變速輪轂

141‧‧‧轉矩感應器

142‧‧‧旋轉速度感應器

151、251‧‧‧控制部

151a、251a‧‧‧輸出控制部

151b、251b‧‧‧變速控制部

151c、251c‧‧‧判斷部

151d、251d‧‧‧記憶部

151e、251e‧‧‧變速選擇部

161‧‧‧行駛輔助用電動機

171‧‧‧變速用電動機

175a‧‧‧第一變速操作按鈕

175b‧‧‧第二變速操作按鈕

191‧‧‧速度感應器

第1圖是採用本發明的第一實施方式的自行車的側視圖。

第2圖是顯示採用本發明的第一實施方式的自行車的自行車用電機系統的構造的方塊圖。

第3圖是採用本發明的第一實施方式的自行車的車把部的立體圖。

第4圖是本發明的第一實施方式的自行車用控制裝置的方塊圖。

第5圖為採用本發明的第一實施方式的自行車的輔助模式時的行駛輔助用電動機的輸出變化的一個例子。

第6圖是本發明的第一實施方式的利用車速大致一定 時的曲柄軸旋轉速度的變速完成判斷的一個例子。

第7圖是本發明的第一實施方式的利用車速變化較大時的曲柄軸旋轉速度的變速完成判斷的一個例子。

第8圖是變速控制處理的主程序的流程的一個例子。

第9圖是自動變速處理的流程的一個例子。

第10圖是手動變速處理的流程的一個例子。

第11圖是本發明的第二實施方式的自行車用控制裝置的方塊圖。

第12圖是本發明的第二實施方式的利用踩踏力的變速完成判斷的一個例子。

141‧‧‧轉矩感應器

142‧‧‧旋轉速度感應器

151‧‧‧控制部

151a‧‧‧輸出控制部

151b‧‧‧變速控制部

151c‧‧‧判斷部

151d‧‧‧記憶部

151e‧‧‧變速選擇部

161‧‧‧行駛輔助用電動機

162‧‧‧變流器

171‧‧‧變速用電動機

175a‧‧‧第一變速操作按鈕

175b‧‧‧第二變速操作按鈕

175c‧‧‧操作轉盤

191‧‧‧速度感應器

Claims (9)

1. 一種自行車用控制裝置，用來控制自行車，該自行車具有：曲柄、行駛輔助用電動機、變速機；該自行車用控制裝置，具備有：變動值測定部、變速指示部、限制部、判斷部、限制解除部；該變動值測定部，用來測定關於上述曲柄的旋轉的變動值；該變速指示部，對上述變速機指示變速；該限制部，根據上述變速指示，來限制上述行駛用電動機的輸出；該判斷部，當上述變動值在預定範圍時，判斷上述變速完成；該限制解除部，根據上述判斷部的判斷，來解除上述行駛用電動機的上述輸出的限制。
2. 如申請專利範圍第1項的自行車用控制裝置，其中進一步具備有：用來儲存上述變動值的記憶部；上述判斷部，因應於上述變速指示部指示變速前的上述變動值，來決定上述預定範圍。
3. 如申請專利範圍第1或2項的自行車用控制裝置，其中上述變動值為上述曲柄的旋轉速度。
4. 如申請專利範圍第1或2項的自行車用控制裝置，其中上述變動值為作用於上述曲柄的踩踏力的大小。
5. 如申請專利範圍第4項的自行車用控制裝置，其中作用於曲柄的踩踏力，是藉由作用於曲柄軸的旋轉轉矩 來表示。
6. 如申請專利範圍第2項的自行車用控制裝置，其中進一步具備有：用來測定上述自行車的行駛速度的行駛速度測定部；上述變動值，為上述曲柄的旋轉速度；上述記憶部用來儲存：上述旋轉速度、與上述行駛速度；上述判斷部，因應於上述變速指示部指示變速之前的上述行駛速度及上述旋轉速度、與現在的上述行駛速度，來決定上述預定的範圍。
7. 如申請專利範圍第1或2項的自行車用控制裝置，其中上述變速機為內建變速機。
8. 如申請專利範圍第1或2項的自行車用控制裝置，其中上述變速機為外建變速機。
9. 如申請專利範圍第1或2項的自行車用控制裝置，其中上述行駛輔助用電動機，用來驅動上述自行車的鏈條。