TWI473743B - Bicycle control device - Google Patents

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TWI473743B
TWI473743B TW101125528A TW101125528A TWI473743B TW I473743 B TWI473743 B TW I473743B TW 101125528 A TW101125528 A TW 101125528A TW 101125528 A TW101125528 A TW 101125528A TW I473743 B TWI473743 B TW I473743B
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Atsushi Komatsu
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Shimano Kk
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    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
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    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62K—CYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDE-CARS, FORECARS, OR THE LIKE
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    • B62K23/02—Rider-operated controls specially adapted for cycles, i.e. means for initiating control operations, e.g. levers, grips hand actuated
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    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/12—Bikes

Description

自行車用控制裝置
本發明，是有關於自行車用控制裝置，用於控制具有行走補助用電動機及變速機的自行車。
人的踏力以外，更由馬達驅動力進行行走補助的電動輔助自行車，最近有漸漸地普及。在此電動輔助自行車裝備有變速機的情況時，使由該變速機所產生的變速動作平順進行的方式，在專利文獻1中顯示：當具有變速指示的操作時，將來自行走用馬達的補助動力的供給暫時地停止或降低，在預定時間後將補助動力的供給再開的控制。在此控制中，因為在補助動力的供給為停止或降低期間實行變速動作，所以變速機容易變速。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2004-268854號公報
在專利文獻1所示的控制中，變速動作前後的預定期間，補助動力的供給因為會被限制在預定的值以下，所以會具有施加於騎士的負荷變大的問題。
本發明的課題，是對於具有行走補助用電動機及變速機的自行車，可實現平順的變速動作，且抑制變速時中的騎士的負荷的增加。
發明1的自行車用控制裝置，是自行車控制的裝置，用於控制具有行走補助用電動機及變速機的自行車。自行車用控制裝置，是包含：受理部、及輸出控制部。受理部，是受理變速的指示。輸出控制部，是具有：第1控制、及第2控制，使行走補助用電動機的輸出對應踏力而變化，而該第2控制，是只有曲軸是位於包含上下死點的規定的範圍中時，使行走補助用電動機的輸出比第1控制中的行走補助用電動機的輸出更小。當收到變速的指示時，輸出控制部，是將第1控制切換至第2控制。
在此自行車用控制裝置中，當受理變速機的變速指示時，用將行走補助用電動機的輸出的控制，從第1控制切換至第2控制。在第2控制中，被判斷為曲軸是位於包含上下死點的規定的範圍之間的行走補助用電動機的輸出，因為比第1控制小，所以作用於變速機及/或鏈條的負荷容易變小。其結果，可以平順地實行變速動作。另一方面，被判斷為曲軸是規定的範圍之間以外時，即使在第2控制，因為也可以獲得與第1控制同樣的行走補助用電動機的輸出，所以騎士的負荷的增加可被抑制。
發明2的自行車用控制裝置，是如發明1的自行車用 控制裝置，變速機，是包含變速用電動機。進一步具備依據變速的指示，使變速用電動機動作用的變速控制部。變速控制部，是在第2控制中的行走補助用電動機的輸出的最小值附近，使變速用電動機動作。
在此，行走補助用電動機的輸出因為是在成為最小值附近的時間點進行變速動作，所以作用於變速機及/或鏈條的負荷容易變小，變速動作成為平順。
發明3的自行車用控制裝置，是如發明1或2的自行車用控制裝置，進一步具備測量踏力用的測量部。在第2控制中，當踏力成為最小時，行走補助用電動機的輸出也成為最小。
此情況，在踏力為最小時，變速用電動機的輸出也成為最小。即，全部的驅動力成為最小。因此，在此時間點作用於變速機及/或鏈條的負荷變小，變速機容易變速。
發明4的自行車用控制裝置，是如發明3的自行車用控制裝置，測量部，是測量作用於曲軸的旋轉扭矩來作為踏力。
在變速時，因為朝變速機及/或鏈條的負荷會減小，所以作用於曲軸的旋轉扭矩會變小而較佳。在本發明中，在旋轉扭矩成為最小時，行走補助用電動機的輸出也成為最小，因為驅動力的全部成為最小，所以變速動作可平順地進行。
發明5的自行車用控制裝置，是如發明3或4的自行車用控制裝置，輸出控制部，當踏力位於規定的範圍時， 就判斷為曲軸是位於包含上下死點的規定的範圍中。
在此情況下，可以由踏力的測量結果判斷曲軸是否位於規定的範圍中。因為成為不需要供判斷曲軸是否位於規定的範圍中的獨自的感測器，所以適用本發明的自行車的構成容易被簡化。
發明6的自行車用控制裝置，是發明1至4項中任一項的自行車用控制裝置，進一步具備供檢出曲軸的位置用的檢出部。變速控制部，是依據檢出部的檢出結果，判斷曲軸是位於包含上下死點的規定的範圍中。
在此情況下，藉由檢出部可更確實地判斷曲軸是位於規定的範圍中。因此行走補助用電動機的輸出容易被最適地控制，平順的變速動作可更確實且容易地被實現。
發明7的自行車用控制裝置，是發明1至6項中任一項的自行車用控制裝置，變速機是內裝變速機。
內裝變速機，是使用齒輪的變速機，依據其安裝位置，具有被稱為後輪輪轂變速機者、和被稱為曲軸變速機者。在此內裝變速機中，一般，傳達的扭矩小時的變速動作會比大時更平順，但是在本發明的變速動作時，在包含曲軸的上下死點的規定的範圍，因為施加在變速機的扭矩變小，所以可以實現平順的變速動作。
發明8的自行車用控制裝置，是發明1至6項中任一項的自行車用控制裝置，變速機是外部裝備品變速機。
外部裝備品變速機，是藉由撥鏈器將鏈條在鏈輪間移動來進行變速的變速機。藉由在曲軸的鏈輪間將鏈條換掛 的前撥鏈器及/或在後輪的鏈輪間將鏈條換掛的後撥鏈器，由從變速器延伸的拉線(拉索)或電動馬達而動作，來進行變速。在此外部裝備品變速機中，即使某程度的張力施加在鏈條，也少發生對於變速動作產生不良影響，但是過度的張力施加在鏈條的話，會變速不易。但是，依據本發明的話，在變速動作時，在包含曲軸的上下死點的規定的範圍，因為過度的張力不會施加在鏈條，所以變速動作成為平順。
發明9的自行車用控制裝置，是發明1至8項中任一項的自行車用控制裝置，行走補助用電動機，是將前述自行車的鏈條驅動。
此情況，使人的踏力透過曲軸被傳達的鏈條，也藉由行走補助用電動機直接或間接地被驅動。在變速動作時，在包含曲軸的上下死點的規定的範圍，因為鏈條的張力可藉由本發明變小，所以變速動作成為平順。
在本發明中，收到變速指示的話，行走補助用電動機的輸出的控制就會被切換，被判斷為曲軸是位於包含上下死點的規定的範圍中的期間的行走補助用電動機的輸出，是比收到變速指示之前小。其結果，在變速時變速機及/或鏈條的負荷容易變小，變速可平順地被實行。另一方面，曲軸雖是位於規定的範圍以外，但是收到變速指示之後，因為也可獲得與收到變速指示之前同樣的行走補助用 電動機的輸出，所以騎士的負荷的增加可被抑制。
 <第1實施例> (1)構成 <整體構成>
在第1圖中，採用了本發明的第1實施例的自行車101，是藉由輔助機構105a補助人力驅動的輔助自行車。自行車101，是具備：設有車架體102a及前叉102b的車架102、及手把部104、及驅動部105、及前輪106f、及後輪106r、及無圖示的前制動裝置及後制動裝置、及前照燈123。且，自行車101，是第2圖所示，具有由自行車用的複數電氣元件所構成的電氣設備系統150。電氣元件，具備：控制部151、及輔助機構105a、及充電池105b、及吊架單元122a、及變速單元170、及前照燈123、及變速操作部175、及發電輪轂190。
<各構成>
以下在說明位置關係時，雖使用左或右的表現，但是在此的左或右，是將自行車101從後方所見的情況時的左右。
<車架>
前叉102b，是如第1圖所示，可繞傾斜的軸擺動自如 地裝設於車架體102a的前部。在前叉102b的前面，設有使用LED的省電型的前照燈123。在車架體102a中，安裝有包含鞍座111及手把部104的各部。在車架體102a的下部中央，設有將後述的曲軸116支撐用的吊架部122。
在吊架部122中，設有吊架單元122a，其具有扭矩感測器141、及曲軸位置感測器142。扭矩感測器141，是測量作用於後述的曲軸116的旋轉扭矩作為踏力。又，扭矩感測器141，是測量踏力用的測量部的一例。扭矩感測器141，是由非接觸，或是由與各別被固定在曲軸116或曲軸116的兩端的曲軸臂118接觸，來檢出曲軸116的扭矩。例如扭矩感測器141，是由：具備設於曲軸116的磁致伸縮元件及與該磁致伸縮元件相面對配置的檢出線圈的磁致伸縮感測器、設於曲軸116或曲軸臂118的應變計、或是設於將曲軸116支撐的吊架部122上的應變計所構成。扭矩感測器141，不限定於這些的構成，只要可對應作用於曲軸116的扭矩輸出而變化的感測器即可。曲軸位置感測器142，是把握曲軸臂118的位置用的感測器，曲軸臂118，是為了檢出上下死點是否位於規定的範圍內而設置。曲軸位置感測器142，是檢出曲軸的位置的檢出部的一例。
在以下對於曲軸位置感測器142詳細說明。
(曲軸位置感測器)
為了檢出各別被固定在曲軸116兩端的曲軸臂118的位置，在自行車101中裝設有第3圖所示的曲軸位置感測器142。曲軸位置感測器142，是具有：設於曲軸臂118的磁鐵45、及設於車架體102a的吊架部122的第1霍爾(Hall)元件46a及第2霍爾(Hall)元件46b。
磁鐵45，是形成環狀，在圓周方向使S極45a及N極45b相互鄰接地被配置。磁鐵45，是藉由固定構件48，被固定於曲軸臂118。固定構件48，是例如由複數螺栓所構成。S極45a及N極45b，是被配置於曲軸116的外周，在此，各別具有半圓環的形狀。例如，將藉由通過曲軸116的中心的平面被分割的磁鐵45的一方作為S極45a，將另一方作為N極45b。S極45a及N極45b因為相鄰接所以具有2個交界。各交界，是在曲軸116周圍遠離180°。成為S極45a及N極45b的交界的第1交界線45c及第2交界線45d，是各別沿著曲軸臂118的長度方向被配置。更佳是，第1交界線45c及第2交界線45d，是包含曲軸116的旋轉軸線，且被設於包含踏板121的安裝孔的中心軸線的平面N(第3圖參照)上。在第1交界線45c中，在繞順時鐘的上游側配置有N極45b，在下游側配置有S極45a。在第2交界線45d中，在繞順時鐘的上游側配置有S極45a，在下游側配置有N極45b。
第1霍爾(Hall)元件46a及第2霍爾(Hall)元件46b，是在相面對於磁鐵45的位置，被裝設於吊架部122。磁鐵45，是在曲軸116的軸線方向，相面對於第1 霍爾(Hall)元件46a及第2霍爾(Hall)元件46b。第1霍爾(Hall)元件46a及第2霍爾(Hall)元件46b，是對應包含右的曲軸臂118的下死點或是左的曲軸臂118的下死點(右的曲軸臂118的上死點)的規定的範圍α被配置。規定的範圍α，是從曲軸臂118被配置於下死點或是上死點的基準位置，至曲軸臂118朝圓周方向的兩側例如各旋轉15度的位置為止的範圍。對應規定的範圍α的曲軸臂118的旋轉角度是例如30度。對應規定的範圍α的曲軸臂118的旋轉角度，是20度至40度的範圍較佳。
<手把部>
手把部104，是具有：被固定於前叉102b的上方的車把立管104a、及被固定於車把立管104a的車手把104b。在車手把104b的兩端，裝設有：右側刹車桿119f、及左側刹車桿119r、及握部115。且，在右側刹車桿119f的裝設部分的騎士側，安裝有由手操作後述的變速單元170用的變速操作部175。
右側刹車桿119f，是藉由無圖示的前制動拉索與前制動裝置連接。左側刹車桿119r，是藉由無圖示的後制動拉索與後制動裝置連接。
變速操作部175，是如第2圖及第4圖所示，具有：等1變速操作按鈕175a、及第2變速操作按鈕175b、及操作錶盤175c。第1及第2變速操作按鈕175a、175b及操作錶盤175c，是如第4圖所示，位於可由人的手一邊握 持車手把104b的握部115一邊操作的位置。
第1及第2變速操作按鈕175a、175b，是按鈕。第1變速操作按鈕175a，是進行從低速段朝高速段的變速用的按鈕。第2變速操作按鈕175b，是進行從高速段朝低速段的變速用的按鈕。操作錶盤175c，是將2個變速模式及停車(P)模式切換用的錶盤，具有3個停止位置P、A、M。在此的2個變速模式，是自動變速(A)模式及手動變速(M)模式。自動變速模式，是依據來自後述的速度感測器191的車速訊號將內裝變速輪轂130自動變速的模式。且，手動變速模式，是藉由騎士進行變速操作按鈕175a、175b的操作，將內裝變速輪轂130變速至所期的變速段的模式。在手動變速模式中，變速操作按鈕175a及175b，是受理部的一例。停車模式，是將內裝變速輪轂130鎖定來限制後輪106r的旋轉的模式，行走中不使用。
<驅動部>
驅動部105，是具有：可旋轉自如地被支撐於車架體102a的吊架部122的曲軸116、及各別被固定在曲軸116兩端的曲軸臂118、及鏈條119、及將鏈條119驅動來補助行走的輔助機構105a、及可裝卸的充電池105b、及內裝變速輪轂130。曲軸臂118，是具有右曲軸臂118a及左曲軸臂118b。在右曲軸臂118a及左曲軸臂118b的先端，裝設有踏板121。右曲軸臂118a、及左曲軸臂118b，是180度相位不同。鏈條119，是被掛架在：被固定於曲軸 116的前鏈輪、及設於內裝變速輪轂130的後鏈輪。
(輔助機構)
輔助機構105a，是如第2圖所示，具有：行走補助用電動機161、及變頻器162。行走補助用電動機161，是例如3相無電刷DC馬達或交流馬達。變頻器162，是從充電池105b被直流輸出的直流電流轉換成適合驅動行走補助用電動機161的交流電流。又，充電池105b，是成為輔助機構105a的電源以外，也被使用作為例如前照燈123及後述的變速單元170等的電源。在充電池105b中，使用例如鎳氫電池或是鋰離子電池等。行走補助用電動機161，可將鏈條直接或間接地驅動。行走補助用電動機161，是例如透過減速機構將鏈條驅動也可以，透過減速機構將曲軸驅動也可以。
(內裝變速輪轂)
內裝變速輪轂130，是被配置於後輪106r的中央部，藉由鏈條119被驅動。內裝變速輪轂，是變速機的一例。內裝變速輪轂130，是例如8段變速的輪轂。且，在內裝變速輪轂130中，連結有例如由培林式制動器(鼓剎)、帶剎或是碟剎等構成的後制動裝置。進一步，在內裝變速輪轂130中，連結有將具備行星齒輪機構的變速機構電動驅動用的變速單元170。變速單元170，是如第2圖所示，具有：將內裝變速輪轂130的變速機構驅動用的變速 用電動機171、及將顯示變速位置的變速段數檢出用的段數感測器172。
<發電輪轂>
在前輪106f的中心部中，設有交流發電機也就是發電輪轂190。在發電輪轂190中，例如連結有培林式制動器(鼓剎)、帶剎或是碟剎等的前制動裝置。在發電輪轂190若培林式制動器(鼓剎)和帶剎、和碟剎等的前制動裝置未被連結的情況時，在前叉102b，設置V剎、懸臂式制動器(吊剎)等的制動裝置即可。在發電輪轂190中，具備測量自行車的車速用的速度感測器191。在發電輪轂190中，即使與發電輪轂190別體地設有速度感測器191也可以，將發電輪轂190本身作為速度感測器191使用也可以。速度感測器190是與發電輪轂190別體設置的情況時，例如是由：被安裝於發電輪轂190的旋轉部分的磁鐵、及被安裝在發電輪轂190的不旋轉的非旋轉部的簧片開關或是霍爾(Hall)元件，構成速度感測器190。將發電輪轂190本身作為速度感測器191使用的情況時，依據從發電輪轂190的發電機被輸出的交流波形算出自行車的行走速度。速度感測器191是行走速度測量部的一例。在此的速度感測器191雖是被設在發電輪轂190，但是由：被安裝於例如輻絲的磁鐵、及被安裝在車架的簧片開關或霍爾(Hall)元件，構成速度感測器也可以。
<自行車用控制裝置>
說明自行車101所採用的自行車用控制裝置的控制部151。控制部151，是具有微電腦，可控制被連接的電氣元件。微電腦，是包含CPU(中央處理器、Central processing unit)、RAM(動態隨機存取記憶體、random access memory)、ROM(唯讀記憶體、read only memory)、I/O介面。控制部151，是如第5圖所示，具有：輸出控制部151a、及變速控制部151b、及檢出部151c、及變速選擇部151d的功能部。
(輸出控制部)
輸出控制部151a，是在輔助模式時，使作為輔助力的行走補助用電動機161的輸出，對應踏力而變化。具體而言，輸出控制部151a，是控制使行走補助用電動機161的輸出，成為被扭矩感測器141檢出的踏力的預定倍。輸出控制部151a，是由複數輔助模式控制行走補助用電動機161。作為輔助模式時，輸出控制部151a是具有：由踏力的最大2倍的輔助力補助的強輔助模式、由最大1.5倍的輔助力補助的中輔助模式、及由最大1倍的輔助力補助的弱輔助模式的3個輔助模式。輔助模式的切換，是藉由設於手把部104的無圖示的開關進行也可以，藉由前述的操作錶盤175c進行也可以。
但是將被扭矩感測器141檢出的踏力(TF)的預定倍作為行走補助用電動機161的輸出(AF)的情況時，在踏 力降低至零附近的曲軸臂的上下死點附近中，行走補助用電動機161的輸出也降低至幾乎為零。其結果，如第6圖(A)使行走補助用電動機161的輸出會反覆頻繁地導通(ON)-斷開(OFF)地脈動，會對於騎士的舒適性產生不良影響。在第6圖所示的圖表中，橫軸是顯示曲軸的位置，縱軸是顯示踏力及行走補助用電動機的輸出。在此，在各輔助模式中，進行避免脈動的控制。具體而言，後述的檢出部175c若檢出曲軸臂118是位於包含上下死點的規定的範圍中的情況時，如第6圖(B)將行走補助用電動機161的輸出作為一定值。一定值，是例如，檢出當曲軸臂118是位於上述的規定的範圍中的時點的行走補助用電動機161的輸出值。如此，迴避行走補助用電動機161的輸出頻繁地反覆導通(ON)-斷開(OFF)的狀態用的控制稱為第1控制。
輸出控制部151a，是除了上述的第1控制以外，具有收到變速指示時被實行的第2控制。第2控制，是只有後述的檢出部175c檢出曲軸臂118是位於包含上下死點的規定的範圍中的情況，才實行比第1控制的情況更小的行走補助用電動機161的輸出的控制。具體而言，在第2控制中，例如，不實行避免上述所揭示的第1控制的脈動狀態的控制。即，如第6圖(A)，始終將踏力的預定倍的輸出朝行走補助用電動機161供給。因此，在第2控制中，在踏力變小曲軸臂118的上下死點附近中，行走補助用電動機161的輸出也變小。尤其是，在踏力成為最小的 上下死點中，行走補助用電動機161的輸出也成為最小。其結果，在曲軸臂118的上下死點附近中，驅動力幾乎無法作用在鏈條119。
(變速控制部)
變速控制部151b，是由後述的預定的時間點，對於變速用電動機171指示動作。如後述，變速控制部151b，因為是在自動變速模式時從變速選擇部151d收到變速的指示，所以變速控制部151b是受理部的一例。
(檢出部)
檢出部151c，是依據曲軸位置感測器142的輸出，檢出左右的各曲軸臂118的其中任一是位於包含下死點的規定的範圍α中。以下詳細說明。
檢出部151c，是藉由第1霍爾(Hall)元件46a及第2霍爾(Hall)元件46b的輸出的組合，檢出右曲軸臂118a及左曲軸臂118b是位於4個範圍的其中任一。第1霍爾(Hall)元件46a及第2霍爾(Hall)元件46b的輸出，是S極45a相面對時成為「L(Low)」水平，N極45b相面對時成為「H(High)」水平。將從第1霍爾(Hall)元件46a及第2霍爾(Hall)元件46b被輸出的訊號的組合，各別作為第1組合A1、第2組合A2、第3組合A3及第4組合A4。
第7圖(A)，是顯示第1組合A1時的第1霍爾 (Hall)元件46a及第2霍爾(Hall)元件46b及磁鐵45的位置的一例。在第1組合A1中，第1霍爾(Hall)元件46a的輸出，是成為「L(Low)」水平，第2霍爾(Hall)元件46b的輸出，是成為「H(High)」水平。右曲軸臂118a是位於包含下死點的規定的範圍α中時，第1霍爾(Hall)元件46a及第2霍爾(Hall)元件46b的輸出是成為第1組合A1。第1霍爾(Hall)元件46a及第2霍爾(Hall)元件46b的輸出是第1組合A1時，從自行車101的側面所見，如第7圖(A)所示，磁鐵45的第1交界線45c是位在第1霍爾(Hall)元件46a及第2霍爾(Hall)元件46b之間。
第7圖(B)，是顯示第2組合A2時的第1霍爾(Hall)元件46a及第2霍爾(Hall)元件46b及磁鐵45的位置的一例。在第2組合A2中，第1霍爾(Hall)元件46a及第2霍爾(Hall)元件46b的輸出，皆成為「H」水平。右曲軸臂118a是從包含下死點的規定的範圍α朝由箭頭B所示的方向(從自行車101的右側所見的順時針)旋轉，磁鐵45的第1交界線45c若超越第1霍爾(Hall)元件46a，且左曲軸臂118b是位於進入包含下死點的規定的範圍α的之前為止的領域中時，是第1霍爾(Hall)元件46a及第2霍爾(Hall)元件46b的輸出是成為第2組合A2。
第7圖(C)，是顯示第3組合A3時的第1霍爾(Hall)元件46a及第2霍爾(Hall)元件46b及磁鐵45 的位置的一例。在第3組合A3中，第1霍爾(Hall)元件46a的輸出，是成為「H」水平，第2霍爾(Hall)元件46b的輸出，是成為「L」水平。左曲軸臂118b是位於包含下死點的規定的範圍α中時的第1霍爾(Hall)元件46a及第2霍爾(Hall)元件46b的輸出是成為第3組合A3。第1霍爾(Hall)元件46a及第2霍爾(Hall)元件46b的輸出是第3組合A3時，從自行車101的側面所見，如第7圖(C)所示，磁鐵45的第2交界線45d是位在第1霍爾(Hall)元件46a及第2霍爾(Hall)元件46b之間。
第7圖(D)，是顯示第4組合A4時的第1霍爾(Hall)元件46a及第2霍爾(Hall)元件46b及磁鐵45的位置的一例。在第4組合A4中，第1霍爾(Hall)元件46a及第2霍爾(Hall)元件46b的輸出，皆成為「L」水平。左曲軸臂118b是從包含下死點的規定的範圍α朝由箭頭B所示的方向(從自行車101的右側所見的順時針)旋轉，磁鐵45的第2交界線45d若超越第1霍爾(Hall)元件46a，且右曲軸臂118a是位於進入包含下死點的規定的範圍α的之前為止的領域中時，第1霍爾(Hall)元件46a及第2霍爾(Hall)元件46b的輸出是成為第4組合A4。
(變速選擇部)
變速選擇部151d，是識別藉由操作錶盤175c被組裝 的變速模式，進行對應各模式的變速控制。
識別的結果是自動變速(A)模式的話，對應由速度感測器191所測量到的車速選擇變速段，朝變速控制部151b指示變速使變速至選擇的變速段。在自動變速模式中，變速控制部151b是作為受理部作動。變速段的選擇，是依據將車速、及踏力值、及變速段附加關連並被記憶的關係表進行。具體而言，變速選擇部151d是保持自動變速用的2種類的關係表，對應由扭矩感測器141檢出的踏力決定使用其中任一的關係表。更具體而言，保持高扭矩模式及正常模式的各關係表，在各關係表中被記憶自動變速模式時的昇檔及降檔的車速門檻值。高扭矩模式中的車速門檻值，是踏力值是成為預定值以上時的車速門檻值，正常模式中的車速門檻值，是踏力值是未達預定值的情況時的車速門檻值。
另一方面，變速選擇部151d，是識別操作錶盤175c被設定成手動變速(M)模式的情況時，變速選擇部151d就不進行變速的指示。在手動變速模式中，騎士藉由操作被設在變速操作部175的第1或第2變速操作按鈕175a、175b，使所期的變速被指示。
(2)控制動作
以下，對於輔助中的自行車用控制裝置的控制動作，依據第8至10圖的流程圖及第11圖的變速時的行走補助用電動機161的輸出的變化的例說明。在第11圖所示的 圖表中，橫軸是顯示曲軸的位置，縱軸是顯示踏力及行走補助用電動機的輸出。
首先，從第8圖的變速控制處理的主例行程式的流程圖的一例說明。
電源被投入的話，由步驟S1進行初期設定。接著在步驟S2中，變速選擇部151d，是判斷操作錶盤175c是否被設成於自動變速(A)模式，在步驟S3中，變速選擇部151d，是判斷操作錶盤175c是否被設定於手動變速(M)模式。操作錶盤175c若被設定在自動變速模式的情況時，移行至步驟S2~S4。在步驟S4中，後述的自動變速處理是被實行。操作錶盤175c若被設定在手動變速模式的情況時，移行至步驟S3~S5。在步驟S5中，後述的手動變速處理是被實行。
接著，依據第9圖及第11圖說明自動變速處理。第9圖是自動變速處理的流程圖的一例。第11圖，是變速時的行走補助用電動機161的輸出(AF)的變化的一例。為了顯示行走補助用電動機161的輸出變化及各步驟的關係，在第11圖中也顯示自動變速處理的步驟名。且，第11圖中的SC是顯示變速選擇部151d的變速的指示的時間點。
在步驟S11中，變速選擇部151d，是判別操作錶盤175c是否被切換。操作錶盤175c被切換的情況時，返回至主例行程式，移行至步驟S3。操作錶盤175c未被切換的情況時，移行至步驟S12。
在步驟S12中，變速選擇部151d，是依據由速度感測器191所測量到的車速，如上述選擇變速段。選擇的變速段、及現在的變速段是不同的情況時，變速選擇部151d，是朝變速控制部151b指示變速使變速至選擇的變速段。變速控制部151b，是從變速選擇部151e收到變速的指示情況，移行至步驟S13。未受理訊號的情況時，返回至步驟S11。
在步驟S13中，輸出控制部151a，是將輸出控制模式圖從第1控制切換至第2控制。
在步驟S14中，輸出控制部151a，是判斷行走補助用電動機161的輸出是否位於最小值附近。具體而言，判斷行走補助用電動機161的輸出是否比預定值小。又，在本實施例中，第2控制中，因為踏力及行走補助用電動機161的輸出是成比例，所以藉由扭矩感測器141所測量到的踏力的值，判斷是否比預定的值小也可以。若被判斷為行走補助用電動機161的輸出位於最小值附近的情況時，移行至步驟S15。
在步驟S15中，變速控制部151b，是對應被變速選擇部151d指示的變速段使內裝變速輪轂130被變速，朝變速用電動機171指示動作。
在步驟S16中，變速控制部151b，是判別由段數感測器172檢出的內裝變速輪轂130的段數、及變速選擇部151d是指示的變速段是否一致。一致的情況時判斷為變速動作完成並移行至步驟S17。
在步驟S17中，輸出控制部151a，是將輸出控制模式圖從第2控制切換至第1控制。其後返回至步驟S11。
接著，依據第10圖說明手動變速處理。第10圖是手動變速處理的流程圖的一例。又，第11圖的變速時的行走補助用電動機161的輸出(AF)的變化的例，是將第11圖中的步驟名S12~S17，換成S22~S27的話也符合手動變速處理。又，該情況，第11圖中的SC，是顯示由第1及第2變速操作按鈕175a、175b的操作所產生的變速的指示的時間點。
在步驟S21中，變速選擇部151d，是判別操作錶盤175c是否被切換。操作錶盤175c被切換的情況時，返回至主例行程式，移行至步驟S2。操作錶盤175c未被切換的情況時，移行至步驟S22。
在步驟S22中，判斷變速操作部175的第1變速操作按鈕175a或第2變速操作按鈕175b，是否收到變速的指示。收到了訊號的情況時移行至步驟S23。未收到訊號的情況時，返回至步驟S21。
在步驟S23中，輸出控制部151a，是將輸出控制模式圖從第1控制切換至第2控制。
在步驟S24中，輸出控制部151a，是判斷行走補助用電動機161的輸出是否位於比預定值小的最小值附近。如上述，在本實施例中藉由被扭矩感測器141測量的踏力的值判斷是否比預定的值小也可以。若被判斷為行走補助用電動機161的輸出位於最小值附近的情況時，移行至步驟 S25。
在步驟S25中，變速控制部151b是朝變速用電動機171指示動作，對應藉由變速操作部175被指示的變速的方向(從低速至高速，或是從高速至低速)使內裝變速輪轂130變速。
在步驟S26中，變速控制部151b，是依據由段數感測器172檢出的內裝變速輪轂130的段數、及來自變速操作部175的指示內容是否一致來判斷變速的完成。被判斷為變速完成的情況時，移行至步驟S27。
在步驟S27中，輸出控制部151a，是將輸出控制模式圖從第2控制切換至第1控制。返回至其後步驟S21。
<其他的實施例>
以上，雖說明了本發明的一實施例，但是本發明不限定於上述實施例，在不脫離發明的實質範圍內可進行各種變更。
(a)在上述的實施例中，雖使用曲軸位置感測器142及檢出部151c檢出曲軸臂118是位於包含上下死點的預定的範圍中。但可取代此，輸出控制部151a是不使用曲軸位置感測器142及檢出部151c判斷曲軸臂118是位於包含上下死點的預定的範圍中也可以。
具體而言，被扭矩感測器141測量的踏力，是在上下死點附近為為幾乎成為零，所以輸出控制部151a，是當踏力成為比預定值小的情況時，就判斷為曲軸臂118是位於 包含上下死點的規定的範圍。在此情況下，可省略曲軸位置感測器142及檢出部151c，可以簡化本發明所採用的自行車的構成。
(b)在上述實施例中，本發明雖是適用於將構成內裝變速機的內裝變速輪轂130裝設在後輪106r的自行車101。但可取代此，具有藉由附在曲軸的行星齒輪機構進行變速的變速機的自行車也可以適用。
(c)在上述的實施例中，本發明雖適用將構成內裝變速機的內裝變速輪轂130裝設在後輪106f的自行車101。但可取代此，本發明也可以適用在具備設有被電動驅動的前撥鏈器及/或後撥鏈器的外部裝備品變速機的自行車。此情況，不會在鏈條過度的張力被施加的狀態下進行變速動作，變速動作成為平順。
(d)在上述實施例中，雖例示了具有設有變速用電動機171的變速機的自行車，但是沒有必要具有變速用電動機，藉由手動將變速器變速用的拉線操作的變速機也可以。在此情況下，先設置供檢出變速器或是拉線的動作用的感測器，若變速器或拉線動作的話，感測器就輸出變速要求。例如前述感測器是設在變速器，騎士操作變速器的操作部，實際上感測器是在拉線動作之前輸出變速要求較佳。
(e)在上述實施例的第2控制中，雖時常將踏力的預定倍的輔助力朝行走補助用電動機供給。但可取代此，在第2控制中，例如曲軸臂118是位於上下死點附近的規 定的範圍中時，使行走補助用電動機161的輸出成為比零或第1控制時小的一定值也可以。
(f)在上述實施例中，雖在曲軸116的附近配備輔助機構105a，將行走補助用電動機161的輸出朝鏈條119傳達。但可取代此輔助機構105a，將行走輔助用的馬達單元裝設於前輪106f也可以。在此馬達單元的內部中，配置行走補助用電動機、變頻器、車速感測器等較佳。
(g)在上述實施例中，雖在曲軸116的附近配備輔助機構105a，將行走補助用電動機161的輸出朝鏈條119傳達。但可取代此輔助機構105a，將行走輔助用的馬達單元裝設於後輪106r也可以。此情況，馬達單元是設於變速機的輸出側。
(h)在上述實施例中，在曲軸位置感測器142中，雖適用磁鐵45、及使用霍爾(Hall)元件46a、46b的感測器。但是曲軸位置感測器142，不限定於上述構成，例如由旋轉編碼器構成也可以。
(i)在上述實施例中，雖將扭矩感測器141的輸出作為踏力利用，但是踏力的檢出方法不限於此。例如，可取代扭矩感測器141，設置檢出踏板的踏力的感測器也可以，且設置檢出鏈條的拉伸的感測器也可以。
(j)將具有觸控面板的顯示輸入裝置固定在手把104，使可進行輔助模式的選擇、車速和變速段數的顯示、充電池105b的殘量顯示等也可以。
(k)在上述實施例的第1控制中，後述的檢出部 175c若檢出曲軸臂118是位於包含上下死點的規定的範圍中的情況時，雖將行走補助用電動機161的輸出作為一定值，但是進行抑制曲軸臂118是位於規定的範圍中時的脈動的控制也可以。例如，將對於曲軸臂118是位於規定的範圍中時的踏力的行走補助電動機的輸出的比率，比曲軸臂118是位於其他的範圍中時更大也可以。且例如，將對於曲軸臂118是位於規定的範圍中時的踏力的變化的行走補助電動機的輸出的變化的比率，比曲軸臂118是位於其他的範圍中時更小也可以。
45‧‧‧磁鐵
45a‧‧‧S極
45b‧‧‧N極
45c‧‧‧第1交界線
45d‧‧‧第2交界線
46a‧‧‧第1霍爾(Hall)元件
46b‧‧‧第2霍爾(Hall)元件
48‧‧‧固定構件
101‧‧‧自行車
102‧‧‧車架
102a‧‧‧車架體
102b‧‧‧前叉
104‧‧‧手把
104a‧‧‧車把立管
104b‧‧‧車手把
105‧‧‧驅動部
105a‧‧‧輔助機構
105b‧‧‧充電池
106f‧‧‧前輪
106r‧‧‧後輪
111‧‧‧鞍座
115‧‧‧握部
116‧‧‧曲軸
118‧‧‧曲軸臂
118a‧‧‧右曲軸臂
118b‧‧‧左曲軸臂
119‧‧‧鏈條
119f‧‧‧右側刹車桿
119r‧‧‧左側刹車桿
121‧‧‧踏板
122‧‧‧吊架部
122a‧‧‧吊架單元
123‧‧‧前照燈
130‧‧‧內裝變速輪轂
141‧‧‧扭矩感測器
142‧‧‧曲軸位置感測器
150‧‧‧電氣設備系統
151‧‧‧控制部
151a‧‧‧輸出控制部
151b‧‧‧變速控制部
151c‧‧‧檢出部
151d‧‧‧變速選擇部
151e‧‧‧變速選擇部
161‧‧‧行走補助用電動機
162‧‧‧變頻器
170‧‧‧變速單元
171‧‧‧變速用電動機
172‧‧‧段數感測器
175‧‧‧變速操作部
175a‧‧‧第1變速操作按鈕
175b‧‧‧第2變速操作按鈕
175c‧‧‧操作錶盤
190‧‧‧發電輪轂
191‧‧‧速度感測器
[第1圖]本發明的第1實施例所採用的自行車的側面圖。
[第2圖]顯示本發明的第1實施例所採用的自行車的自行車用電氣設備系統的構成的方塊圖。
[第3圖]曲軸位置感測器的正面放大圖。
[第4圖]自行車的手把部的立體圖。
[第5圖]本發明的第1實施例的自行車用控制裝置的方塊圖。
[第6圖](A)是不進行抑制行走補助用電動機的脈動的控制情況的行走補助用電動機的輸出的一例(第2控制中的行走補助用電動機的輸出的一例)。
(B)是進行抑制行走補助用電動機的脈動的控制的情況的行走補助用電動機的輸出的一例(第1控制中的行 走補助用電動機的輸出的一例)。
[第7圖]顯示由檢出部所進行的曲軸位置的判斷的一例的動作圖。
[第8圖]變速控制處理的主例行程式的流程圖的一例。
[第9圖]自動變速處理的流程圖的一例。
[第10圖]手動變速處理的流程圖的一例。
[第11圖]變速時的行走補助用電動機的輸出變化的一例。
141‧‧‧扭矩感測器
142‧‧‧曲軸位置感測器
151‧‧‧控制部
151a‧‧‧輸出控制部
151b‧‧‧變速控制部
151c‧‧‧檢出部
151d‧‧‧變速選擇部
161‧‧‧行走補助用電動機
162‧‧‧變頻器
171‧‧‧變速用電動機
172‧‧‧段數感測器
175a‧‧‧第1變速操作按鈕
175b‧‧‧第2變速操作按鈕
175c‧‧‧操作錶盤
191‧‧‧速度感測器

Claims (9)

  1. 一種自行車用控制裝置，用於控制具有行走補助用電動機及變速機的自行車，包含；受理部，是用於受理變速的指示；及輸出控制部，具有：第1控制、及第2控制，該第2控制，是只有曲軸是位於包含上下死點的規定的範圍中時，使前述行走補助用電動機的輸出比前述第1控制中的前述行走補助用電動機的輸出更小，使前述行走補助用電動機的輸出對應踏力而變化；當收到前述變速的指示時，前述輸出控制部，是將前述第1控制切換至前述第2控制。
  2. 如申請專利範圍第1項的自行車用控制裝置，其中，前述變速機，是包含變速用電動機，進一步具備變速控制部，其是依據前述變速的指示，使前述變速用電動機動作，前述變速控制部，是在前述第2控制中的前述行走補助用電動機的輸出的最小值附近，使前述變速用電動機動作。
  3. 如申請專利範圍第1或2項的自行車用控制裝置，其中，進一步具備測量前述踏力用的測量部，在前述第2控制中，當前述踏力成為最小時，前述行走補助用電動機的前述輸出也成為最小。
  4. 如申請專利範圍第3項的自行車用控制裝置，其中，前述測量部，是測量作用於前述自行車的曲軸的旋轉扭矩來作為前述踏力。
  5. 如申請專利範圍第3項的自行車用控制裝置，其中，前述輸出控制部，是當前述踏力為規定的範圍時，就判斷為前述曲軸是位於包含前述上下死點的前述規定的範圍。
  6. 如申請專利範圍第1或2項的自行車用控制裝置，其中，進一步具備檢出前述曲軸的位置用的檢出部，前述輸出控制部，是依據前述檢出部的檢出結果，來判斷前述曲軸是位於包含前述上下死點的前述規定的範圍。
  7. 如申請專利範圍第1或2項的自行車用控制裝置，其中，前述變速機，是內裝變速機。
  8. 如申請專利範圍第1或2項的自行車用控制裝置，其中，前述變速機，是外部裝備品變速機。
  9. 如申請專利範圍第1或2項的自行車用控制裝置，其中，前述行走補助用電動機，是驅動前述自行車的鏈條。
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