TWI500554B - Bicycle control device - Google Patents
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Description
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揭示有預定的控制方式。該控制方式，當有變速指示的操作時，將來自行駛輔助用馬達的輔助動力的供給暫時停止，在短暫預定時間後再開始供給輔助動力。藉由該控制，在輔助動力供給停止的期間執行變速動作，所以讓變速機容易變速。
[專利文獻1]日本特開2004-268854號公報
在專利文獻1揭示的控制方式，雖然變速機在某種程度上容易變速，但是關於電動輔助自行車仍希望有更順暢的變速動作。
本發明的課題，關於以電動機進行行駛輔助的自行車，要達成較少震動的順暢的變速動作。
第1發明的自行車用控制裝置，是用來控制自行車的裝置，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：輸出控制部、變速可否判斷部、及變速控制部。輸出控制部，用來控制行駛輔助用電動機的輸出。變速可否判斷部，用來判斷曲柄的輸出條件是否符合變速可能條件。變速控制部，接受變速要求，使輸出控制部進行輸出之停止或降低，當變速可否判斷部判斷符合變速可能條件時，則使變速機進行變速動作。
這裡當與曲柄的輸出相關的參數也就是曲柄的輸出條件，未符合變速可能條件時，則不進行變速機的變速動作，當曲柄的輸出條件符合可變速條件時則進行變速動作，並且當變速動作時，行駛輔助用電動機的輸出停止或降低，所以會順暢地進行變速機的變速。
第2發明的自行車用控制裝置，在第1發明的控制裝置其中，曲柄的輸出條件是關於曲柄的位置。
曲柄的位置約在上死點與下死點的中間，且乘坐於自行車的人的踩踏力造成的較大力量作用於變速機的零件的情況，也會因為變速機而不能順暢進行變速動作。可是這裡是當關於曲柄的位置之曲柄的輸出條件符合變速可能條
件時，進行變速動作，所以能順暢進行變速機的變速。
第3發明的自行車用控制裝置，在第1發明的控制裝置其中，曲柄的輸出條件是關於變速機的變速轉矩。
當施加於變速機的零件之變速轉矩較大時要在變速機進行變速動作的情況，也會因為變速機而不能順暢進行變速動作。可是這裡是當關於變速機的變速轉矩之曲柄的輸出條件符合變速可能條件時，進行變速動作，所以能順暢進行變速機的變速。
第4發明的自行車用控制裝置，在第1發明的控制裝置其中，曲柄的輸出條件是關於後輪轉矩。
當施加於自行車的後輪的軸部之後輪轉矩較大時要在變速機進行變速動作的情況，也會因為變速機而不能順暢進行變速動作。可是這裡是當關於後輪轉矩之曲柄的輸出條件符合變速可能條件時，進行變速動作，所以能順暢進行變速機的變速。
第5發明的自行車用控制裝置，在第1發明的控制裝置其中，曲柄的輸出條件是關於曲柄軸的轉矩。
當施加於曲柄軸之轉矩較大時要在變速機進行變速動作的情況，也會因為變速機而不能順暢進行變速動作。可是這裡是當關於曲柄軸的轉矩之曲柄的輸出條件符合變速可能條件時，進行變速動作，所以能順暢進行變速機的變速。
第6發明的自行車用控制裝置，在第2發明的控制裝置其中，進一步具備有：用來檢測曲柄的位置的曲柄位置
檢測部。而且變速可否判斷部，當曲柄的位置在曲柄的上下死點附近時，則判斷為符合變速可能條件。
這裡當曲柄的位置在上死點或下死點附近時，踩踏力造成的曲柄軸的轉矩較小，鑑於要順暢進行變速機的變速，則當曲柄的位置在曲柄的上下死點附近時，則判斷符合變速可能條件。
第7發明的自行車用控制裝置，在第5發明的控制裝置其中，進一步具備有：用來檢測曲柄軸的轉矩的曲柄軸轉矩測定部。而且變速可否判斷部，當判斷曲柄軸的轉矩在預定範圍時，則判斷為符合變速可能條件。
這裡當判斷對於施加於變速機的零件的轉矩造成影響的曲柄軸的轉矩，在預定範圍且較小時，則當作符合變速可能條件而進行變速機的變速動作。曲柄軸的轉矩較小也就是鏈條的張力較小時，則進行變速機的變速動作，所以讓變速動作變得順暢。
第8發明的自行車用控制裝置，在第1~7發明的其中任一項的控制裝置其中，變速機具有變速用電動機。而且變速控制部，藉由驅動變速用電動機，使變速機進行變速動作。
這裡雖然藉由變速用電動機的驅動來進行變速動作，而由於變速動作很順暢，所以能將變速用電動機作成小型裝置、或能抑制其消耗電力。
第9發明的自行車用控制裝置，在第1~8發明的其中任一項的控制裝置其中，是藉由行駛輔助用電動機來驅
動鏈條。
這裡將經由曲柄來傳達人的踩踏力的鏈條，也藉由行駛輔助用電動機直接或間接地驅動。由於鏈條的張力藉由本發明而變小，所以讓變速機的變速動作變得順暢。
第10發明的自行車用控制裝置，在第1~9發明的其中任一項的控制裝置其中，變速機為內建變速機。
內建變速機，為使用齒輪的變速機，藉由其安裝位置則有稱為後輪輪轂變速機、或稱為曲柄軸變速機的構造。在該內建變速機，一般來說傳達的轉矩較小者其變速動作較順暢，而在本發明由於變速動作時施加於變速機的轉矩較小，所以能達成順暢的變速動作。
第11發明的自行車用控制裝置，在第1~9發明的其中任一項的控制裝置其中，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。藉由將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，以從換檔器延伸的鋼索(纜線)或電動馬達使其動作，來進行變速。在該外建變速機，即使有某程度的張力施加於鏈條，對變速動作也很少產生不好的影響，而如果有過度的張力施加於鏈條則很難變速。可是藉由本發明，當變速動作時不會有過度的張力施加於鏈條，所以變速動作很順暢。
藉由本發明，當有變速要求時則讓行駛輔助用電動機的輸出停止或降低，且當曲柄的輸出條件符合變速可能條件時停止變速機的變速動作，所以能達成順暢的變速動作。
第1圖顯示採用本發明的一種實施方式的自行車用控制裝置之自行車101。自行車101，主要具備有：包含前叉102a的框架102、車把104、驅動部105、前輪106、後輪107。
驅動部105，具有：鏈條110、安裝有踏板111的曲柄112、包含後述的行駛輔助用馬達116(參考第4圖)的輔助機構115、以及作為輔助機構115的電源的可裝卸的充電池117；分別被框架102所支承。充電池117，是例如使用鎳氫電池及鋰離子電池等的蓄電池，可裝卸地搭載於框架102。
曲柄112，具備有：水平延伸的曲柄軸112a、以及在其軸方向的兩端設置的180度相位相異的左右的曲柄臂112b。在曲柄臂112b的前端部，安裝有踏板111。曲柄軸
112a，可自由旋轉地被支承於框架102。鏈條110，繞掛於：固定於曲柄軸112a的前鏈輪、與設置於後述的內建變速機120的後鏈輪。
為了將曲柄112的曲柄臂112b的位置檢測出，在自行車101安裝有第2圖所示的曲柄位置感應器39。曲柄位置感應器39，具有：設置於曲柄臂112b的磁鐵45、以及設置於框架102的第一霍爾元件46a及第二霍爾元件46b。
磁鐵45，形成為環狀，在周方向將S極45a與N極45b鄰接配置。磁鐵45，是藉由固定構件48，固定於曲柄臂112b。固定構件48，例如藉由複數的螺絲所達成。S極45a與N極45b，配置在曲柄軸112a的外周，這裡分別具有半圓環的形狀。例如，將藉由通過曲柄軸112a的中心的平面所分割的磁鐵45的其中一方作為s極45a，將另一方作為N極45b。S極45a與N極45b由於是鄰接所以具有兩個交界部。各交界部，是繞著曲柄軸112a相距180°。成為S極45a與N極45b之交界的第一交界線45c及第二交界線45d，分別沿著曲柄臂112b的長邊方向配置。更好的方式，是將第一交界線45c及第二交界線45d，設置在：包含曲柄軸112a的旋轉軸線且包含踏板111的安裝孔的中心軸線的平面N(參考第2圖)上。在第一交界線45c，在順時鐘方向的上游側配置N極45b，
在下游側配置S極45a。在第二交界線45d，在順時鐘方向的上游側配置S極45a，在下游側配置N極45b。
第一霍爾元件46a及第二霍爾元件46b，在與磁鐵45相對向的位置，安裝於框架102。磁鐵45，在曲柄軸112a的軸線方向，與第一霍爾元件46a及第二霍爾元件46b相對向。第一霍爾元件46a及第二霍爾元件46b，配置對應於預定區域α，該預定區域α包含右曲柄臂112b的下死點或左曲柄臂112b的下死點(右曲柄臂112b的上死點)。預定區域α，是從將曲柄臂112b配置在下死點或上死點的基準位置起，至曲柄臂112b朝周方向的兩側例如各旋轉15度的位置之範圍。對應於預定區域α的曲柄臂112b的旋轉角度例如為30度。對應於預定區域α的曲柄臂112b的旋轉角度，為20度~40度的範圍較佳。
輔助機構115，以行駛輔助用馬達116輔助性地產生：與藉由人的踩踏力作用於曲柄112的曲柄軸112a的轉矩因應的特定的轉矩(例如作用於曲柄軸112a的轉矩的預定倍的轉矩)。該行駛輔助用馬達116的轉矩，是經由動力輔助用鏈輪直接或間接地傳達到鏈條110。例如上述的動力輔助用鏈輪，也可結合於曲柄軸，或結合於前鏈輪。也就是說，驅動部105，將傳達到曲柄軸112a的人的踩踏力、以及行駛輔助用電動機也就是行駛輔助用馬達116的輸出，經由鏈條110傳達到內建變速輪轂120的鏈
輪。
<組裝於後輪的內建變速輪轂>
在後輪107，組裝有構成內建變速機的內建變速輪轂120。內建變速輪轂120，是配置在後輪107的中心，例如為八段變速的輪轂。在內建變速輪轂120，連結著變速用馬達123，該變速用馬達123用來將具備行星齒輪機構的變速機構進行電動驅動。變速用馬達123也連同內建變速輪轂120一起構成內建變速機。在內建變速輪轂120，連結著例如花鼓式煞車、帶式煞車、或碟式煞車等之後煞車裝置。
<安裝於車把的變速操作單元>
如第3圖所示，在車把104的握把104a附近，安裝有變速操作單元20。變速操作單元20，是將第一變速操作按鈕21、第二變速操作按鈕22、及操作轉盤23整合為一的單元。第一及第二變速操作按鈕21、22及操作轉盤23，如第3圖所示，是在一邊握住車把104的握把104a而一邊能用人的手操作的位置。
第一及第二變速操作按鈕21、22，是按壓式按鈕。第一變速操作按鈕21，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22，是用來進行從高速檔朝低速檔的變速的按鈕。操作轉盤23，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，是根據來自後述的車速感應器41的車速訊號，而將內建變速輪轂120進行自動變速的模式。而手動變速模式，是藉由第一及第二變速操作按鈕21、22的操作，將內建變速輪轂120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120鎖定來限制後輪107的旋轉的模式。
<自行車用控制裝置>
在自行車101採用的自行車用控制裝置，具有微電腦12，來將所連接的電機配件進行控制。設置於框架102的微電腦12，具備有包含：CPU(中央處理單元)、RAM(隨機存取記憶體)、ROM(唯讀記憶體)、I/O介面之幾個功能部。微電腦12，作為功能部如第4圖所示具有：用來控制行駛輔助用馬達116的輸出的輔助輸出控制部13、控制變速用馬達123使其在內建變速輪轂120進行變速動作的變速控制部14、以及判斷是否在變速用馬達123可進行變速動作的狀況的變速可否判斷部16。
對微電腦12，輸入來自各種感應器的資訊及人的操作指示。具體來說，在微電腦12電連接著：第一變速操作按鈕21、第二變速操作按鈕22、操作轉盤23、曲柄位置感應器39，車速感應器41、踩踏力感應器43等。第一及第二變速操作按鈕21、22及操作轉盤23，如上述安裝在一邊握住車把104的握把104a而一邊能用人的手操作的
位置。曲柄位置感應器39，如上述，安裝在曲柄臂112b及框架102。車速感應器41，內建於：在前輪106設置的發電輪轂109(參考第1圖)。交流發電機也就是發電輪轂109內的車速感應器41，藉由前輪106旋轉而將因應於車速的交流訊號發送到微電腦12。踩踏力感應器43，將曲柄軸112a的轉矩，以非接觸方式、或接觸於曲柄軸112a或曲柄臂112b來檢測出。例如踩踏力感應器43，是藉由例如具備有：設置於曲柄軸112a的磁致伸縮元件以及與該磁致伸縮元件相對向配置的檢測線圈之磁致伸縮感應器、設置於曲柄軸112a或曲柄臂112b的應變計、或在用來支承曲柄軸112a的支承部設置的應變計所作成。踩踏力感應器43，不限於該構造，只要是因應於在曲柄軸112a產生的轉矩而讓輸出變化的感應器都可以。踩踏力感應器43，是將與作用於曲柄軸112a的踩踏力因應變化的訊號，作為表示轉矩值的資訊輸送到微電腦12。第一及第二變速操作按鈕21、22及操作轉盤23，將人的操作指示傳達到微電腦12。
微電腦12的輔助輸出控制部13，當輔助模式時，將行駛輔助用馬達116控制成產生騎乘者的踩踏力的預定倍的輔助力量。輔助輸出控制部13，以複數的輔助模式控制行駛輔助用馬達116。具體來說，作為輔助模式，輔助輸出控制部13具有三種輔助模式：以踩踏力的最大2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。輔助輸出控制部13，也具有不進行輔助的關閉模式。輔助模式的切換，也可藉由設置在車把104的未圖示的開關進行，或者藉由上述的操作轉盤23進行也可以。
並且輔助輸出控制部13，接受來自變速控制部14的要求，使輔助力戰時成為零。詳細情形如後述。
微電腦12的變速控制部14，因應於第一及第二變速操作按鈕21、22的操作，使變速用馬達123作動來變更內建變速輪轂120的檔位、或者因應車速自動地使變速用馬達123作動來變更內建變速輪轂120的檔位。並且參考第6圖如後述，變速控制部14，在將內建變速輪轂120的檔位變更之前，將用來使輔助力暫時成為零的指令發送到輔助輸出控制部13。當變速可否判斷部16未判斷可變速時，在變速可否判斷部16的判斷改為可變速之前，變速控制部14待機成不朝變速用馬達123發送動作指令。
當操作轉盤23在停止位置M，人選擇手動變速模式時，變速控制部14，當按壓第一變速操作按鈕21時則進行從低速檔朝高速檔的變速，當按壓第二變速操作按鈕22時則進行從高速檔朝低速檔的變速。
當操作轉盤23在停止位置A，選擇自動變速模式時，變速控制部14，當根據來自車速感應器41的車速訊號，從車速資訊判斷需要變速時，將該變速指令發送到內建變速輪轂120的變速用馬達123。變速控制部14，保持有自動變速用的兩種圖表，因應於以踩踏力感應器43所
檢測出的踩踏力值(曲柄軸112a的轉矩)來決定使用任一圖表。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，是當踩踏力值為預定值以上時的車速臨界值，普通模式的車速臨界值，是當踩踏力值未到達預定值時的車速臨界值。
微電腦12的變速可否判斷部16，用來判斷在內建變速輪轂120是否可進行變速動作。該變速可否判斷部16，當判斷在內建變速輪轂120不進行變速動作也就是不符合變速可能條件時，則即使在有變速要求的情況，上述變速控制部14也會待機而不將動作指令發送到內建變速輪轂120的變速用馬達123(參考後述的第6圖的步驟S4)。
變速可否判斷部16保持的變速可能條件16a，是關於曲柄112的輸出條件的一個也就是曲柄112的曲柄臂112b的位置。更具體來說，變速可能條件16a，是曲柄112的曲柄臂112b的位置在其上下死點的附近這樣的條件。變速可否判斷部16，當曲柄112的曲柄臂112b的位置在上下死點附近時，則判斷符合變速可能條件16a。
該曲柄112的曲柄臂112b的位置，是從上述曲柄位置感應器39的輸出所檢測出。變速可否判斷部16，根據曲柄位置感應器39的檢測結果，判斷左右的各曲柄臂112b的任一者是否在包含下死點的預定區域α。變速可否判斷部16，藉由第一霍爾元件46a及第二霍爾元件46b的輸出的組合，來判斷右曲柄臂112b及左曲柄臂112b是否
在四個區域的任一者。第一霍爾元件46a及第二霍爾元件46b的輸出，當與S極45a相對向時則成為「L(Low)」電平，與N極45b相對向時則成為「H(High)」電平。從第一霍爾元件46a及第二霍爾元件46b輸出的訊號的組合分別為：第一組合A1、第二組合A2、第三組合A3、及第四組合A4。
第5圖(A)是顯示第一組合A1時的第一霍爾元件46a及第二霍爾元件46b與磁鐵45的位置的一個例子。在第一組合A1，第一霍爾元件46a的輸出成為「L(Low)」電平，第二霍爾元件46b的輸出成為「H(High)」電平。當右曲柄臂112b在包含下死點的預定區域α時，第一霍爾元件46a及第二霍爾元件46b的輸出成為第一組合A1。當第一霍爾元件46a及第二霍爾元件46b的輸出為第一組合A1時，從自行車101的側面觀察，如第5圖(A)所示，磁鐵45的第一交界線45c位於第一霍爾元件46a與第二霍爾元件46b之間。
第5圖(B)是顯示第二組合A2時的第一霍爾元件46a及第二霍爾元件46b與磁鐵45的位置的一個例子。在第二組合A2，第一霍爾元件46a及第二霍爾元件46b的輸出都成為「H」電平。右曲柄臂112b從包含下死點的預定區域α朝箭頭B所示的方向(從自行車101的右側觀察為順時鐘方向)旋轉，當磁鐵45的第一交界線45c超過第一霍爾元件46a，且位於左曲柄臂112b在進入包含下死點的預定區域α之前的區域時，第一霍爾元件46a及第二
霍爾元件46b的輸出成為第二組合A2。
第5圖(C)是顯示第三組合A3時的第一霍爾元件46a及第二霍爾元件46b與磁鐵45的位置的一個例子。在第三組合A3，第一霍爾元件46a的輸出成為「H」電平，第二霍爾元件46b的輸出成為「L」電平。當右曲柄臂112b在包含下死點的預定區域α時，第一霍爾元件46a及第二霍爾元件46b的輸出成為第三組合A3。當第一霍爾元件46a及第二霍爾元件46b的輸出為第三組合A3時，從自行車101的側面觀察，如第5圖(C)所示，磁鐵45的第二交界線45d位於第一霍爾元件46a與第二霍爾元件46b之間。
第5圖(D)是顯示第四組合A4時的第一霍爾元件46a及第二霍爾元件46b與磁鐵45的位置的一個例子。在第四組合A4，第一霍爾元件46a及第二霍爾元件46b的輸出都成為「L」電平。左曲柄臂112b從包含下死點的預定區域α朝箭頭B所示的方向(從自行車101的右側觀察為順時鐘方向)旋轉，當磁鐵45的第二交界線45d超過第一霍爾元件46a，且位於右曲柄臂112b在進入包含下死點的預定區域α之前的區域時，第一霍爾元件46a及第二霍爾元件46b的輸出成為第四組合A4。
變速可否判斷部16，判斷：當第一組合A1時，右曲柄臂112b的位置在下死點附近(左曲柄臂112b的位置在上死點附近)、當第三組合A3時，左曲柄臂112b的位置在下死點附近(右曲柄臂112b的位置在上死點附近)，
判斷符合曲柄臂112b的位置在上下死點的附近這樣的變速可能條件16a。
接著，參考第6圖，整理上述的變速控制部14的變速控制的主要要點來說明。不管是手動變速模式還是自動變速模式，都是依照第6圖的流程圖來進行變速控制。
當有要將內建變速輪轂120的檔位變更這樣的變速要求時，則從步驟S1移往步驟S2。在步驟S2，判斷根據來自車速感應器41的訊號所計算出的車速是否為零。當車速為零時，則從步驟S2移往步驟S5，立刻將動作指令發送到變速用馬達123來執行變速動作。車速為零的話，由於轉矩幾乎不會作用於內建變速輪轂120的內部零件，所以能順暢進行變速動作。當在步驟S2判斷車速不為零時，則移往步驟S3。在步驟S3，則無論成為何種輔助模式，都使行駛輔助用馬達116的輔助力降低。在步驟S3，輔助輸出控制部13使行駛輔助用馬達116的輸出成為零，成為暫時沒有行駛輔助的狀態。接著，移往步驟S4，變速可否判斷部16判斷是否符合曲柄112的曲柄臂112b的位置在上下死點附近這樣的變速可能條件16a。如果曲柄臂112b的位置不在上下死點的附近的話，則在曲柄臂112b的位置來到上下死點附近之前則回到步驟S4。如果曲柄臂112b的位置在上下死點附近的話(或者曲柄臂112b的位置來到上下死點附近的話)，則移往步驟S5而執行變速動作。這裡由於並未進行行駛輔助，且曲柄臂112b的位置在上下死點的附近，所以施加於內建變速輪轂
120的內部零件的轉矩非常小，能順暢進行變速動作。當步驟S5的變速動作完成時，則移往步驟S6。在步驟S6，在步驟S3使行駛輔助用馬達116的輸出降低的情況，在該實施方式成為零的情況，解除該輸出降低狀態，根據原本的輔助模式回復輸出。在步驟S6，在從步驟S5執行變速動作起預定時間後，將行駛輔助用馬達116的輸出降低狀態解除也可以，或例如在變速機或變速馬達設置有用來檢測現在的變速檔位的感應器，當根據來自該感應器的輸出判斷變速完成時，將行駛輔助用馬達116的輸出降低狀態解除也可以。
以上雖然針對本發明的一種實施方式的自行車用控制裝置來說明，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)也可在車把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117的剩餘量顯示等。
(b)在上述實施方式，在步驟S3，使輔助輸出控制部13控制的行駛輔助用馬達116的輸出成為零，當進行變速動作時成為暫時沒有行駛輔助的狀態。也可取代該方式，在步驟S3，將行駛輔助用馬達116的輸出，根據此時的輔助模式降低(例如減半)成小於輸出值，當進行變速模式時暫時將行駛輔助力減少。即使有些微的行駛輔
助，只要輸出較小的話，變速動作就能順暢進行。
(c)在上述實施方式，作為變速可否判斷部16保持的變速可能條件16a，採用關於曲柄112的輸出條件的一種也就是曲柄112的曲柄臂112b的位置。而也可取代該方式，作為變速可能條件，採用關於曲柄112的輸出條件的一種也就是曲柄112的曲柄軸112a的轉矩。具體來說，在以踩踏力感應器43檢測出的曲柄軸112a的轉矩在預定範圍的情況(小於預定的臨界值的情況)，則判斷符合變速可能條件。在該情況，在行駛輔助降低的狀態、或沒有行駛輔助的狀態，且由於施加於曲柄112的踩踏力很小，所以施加於內建變速輪轂120的內部零件的轉矩很小，能順暢進行變速動作。
(d)在上述實施方式，作為變速可否判斷部16保持的變速可能條件16a，採用關於曲柄112的輸出條件的一種也就是曲柄112的曲柄臂112b的位置。而也可取代該方式，作為變速可能條件，採用關於曲柄112的輸出條件的一種也就是後輪107的轉矩。具體來說，設置有用來檢測後輪107的轉矩的感應器。在該感應器的檢測轉矩小於預定的臨界值的情況，則判斷符合變速可能條件。在該情況，在行駛輔助降低的狀態、或沒有行駛輔助的狀態，且當安裝著內建變速輪轂120的後輪107的轉矩較小時進行變速動作，所以施加於內建變速輪轂120的內部零件的轉矩很小，能順暢進行變速動作。後輪107的轉矩，也可根據曲柄軸轉矩、與齒輪比來求出。
(e)在上述實施方式，作為變速可否判斷部16保持的變速可能條件16a，採用關於曲柄112的輸出條件的一種也就是曲柄112的曲柄臂112b的位置。而也可取代該方式，作為變速可能條件，採用關於曲柄112的輸出條件的一種也就是內建變速輪轂120的變速轉矩。具體來說，將從鏈條經由鏈輪輸入到內建變速輪轂120的轉矩直接檢測出或運算求出。在其轉矩小於預定的臨界值的情況，則判斷符合變速可能條件。由於在內建變速輪轂120，預先設定有可變速的輸入轉矩，所以將該設定的輸入轉矩作為臨界值即可。在該情況，在行駛輔助降低的狀態、或沒有行駛輔助的狀態，且當內建變速輪轂120的轉矩較小時進行變速動作，所以施加於內建變速輪轂120的內部零件的轉矩很小，能順暢進行變速動作。
(f)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120安裝於後輪107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。
(g)在上述實施方式，本發明適用於在後輪107安裝有構成內建變速機的內建變速輪轂120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或後撥鏈器。在該情況，不會有在過度力量施加於外建變速機的狀態進行變速動作，變速動作很順暢。在外建變速機的情況，在第6圖的步驟S2，判斷根據來自車速感應器41的
訊號所算出的車速是否為零，當判斷車速不是零時，則移往步驟S3，在步驟S2車速成為零以上之前，讓步驟S3以後的處理成為待機。也就是說，當在步驟S2判斷車速為零時，則反覆進行步驟S2的判斷，在車速為零以上之前，讓步驟S3以後的處理(步驟S3~S6的處理)成為待機。
(h)在上述實施方式，在曲柄軸112a附近配備輔助機構115，將行駛輔助用馬達116的轉矩經由動力輔助用鏈輪傳達到鏈條110。也可取代該輔助機構115，在前輪106安裝行駛輔助用馬達單元。在該馬達單元的內部，配置有行駛輔助用馬達、變流器、車速感應器等較佳。
(i)在上述實施方式，在曲柄軸112a的附近配備輔助機構115，將行駛輔助用馬達116的轉矩經由動力輔助用鏈輪傳達到鏈條110。也可取代該輔助機構115，在後輪107安裝行駛輔助用的馬達單元。在該情況，馬達單元設置在變速機的輸出側。
(j)曲柄位置檢測感應器39，不限於上述構造，也可藉由旋轉編碼器達成。
(k)在上述實施方式，根據用來將作用於曲柄軸的轉矩檢測的踩踏力感應器43的輸出，讓輔助輸出控制部13控制行駛輔助用馬達116，而也可取代該踩踏力感應器43，設置有用來檢測踏板的踩踏力的感應器，或者也可設置用來檢測鏈條的張力的感應器。輔助輸出控制部13，根據來自這些感應器的資訊，來控制行駛輔助用馬達116。
(l)在上述實施方式，雖然在步驟S2判斷車速是否為零，而在步驟S2，也可判斷曲柄是否旋轉。例如能將曲柄位置感應器用作為用來檢測曲柄的旋轉的感應器。當以曲柄位置感應器檢測出的曲柄的位置未變化時，則在變速控制部判斷曲柄並未旋轉。在步驟S2，變速控制部，當從曲柄位置感應器輸出的訊號在預定時間內變化時，則判斷曲柄旋轉，則移往步驟S3。而在步驟S2，變速控制部，在從曲柄位置感應器輸出的訊號在預定時間內未變化的情況，則判斷曲柄並未旋轉，移往步驟S5。用來檢測曲柄的旋轉的感應器，不限於上述構造，也可藉由磁鐵、簧片開關來達成。在外建變速機，在第6圖的步驟S2，在從曲柄位置感應器輸出的訊號在預定時間內變化的情況，則判斷曲柄旋轉，移往步驟S3，當在步驟S2判斷曲柄並未旋轉時，則在判斷曲柄旋轉之前，讓步驟S3以後的處理成為待機。
(m)在上述實施方式，雖然在步驟S2判斷車速是否為零，而在步驟S2，也可判斷在踩踏力感應器是否檢測出踩踏力。在步驟S2，變速控制部，根據從踩踏力感應器輸出的訊號，當判斷有施加踩踏力時，則移往步驟S3，當判斷未施加踩踏力時，則移往步驟S5。在外建變速機，在第6圖的步驟S2，當判斷施加踩踏力時，則移往步驟S3，當判斷未施加踩踏力時，則在檢測出踩踏力之前，讓步驟S3以後的處理成為待機。
(n)在上述各實施方式，省略步驟S2，當在步驟S1
判斷有變速要求時，移往步驟S3也可以。
12‧‧‧微電腦
13‧‧‧輔助輸出控制部
14‧‧‧變速控制部
16‧‧‧變速可否判斷部
39‧‧‧曲柄位置感應器
43‧‧‧踩踏力感應器
101‧‧‧自行車
110‧‧‧鏈條
112‧‧‧曲柄
112a‧‧‧曲柄軸
115‧‧‧輔助機構
116‧‧‧行駛輔助用馬達
120‧‧‧內建變速輪轂
123‧‧‧變速用馬達
第1圖是採用本發明的一種實施方式的自行車用控制裝置的自行車的側視圖。
第2圖為曲柄位置感應器的顯示圖。
第3圖是安裝於車把的變速操作單元的顯示圖。
第4圖為自行車用控制裝置的方塊圖。
第5圖為曲柄臂的位置的判斷的顯示圖。
第6圖為變速控制的流程圖。
12‧‧‧微電腦
13‧‧‧輔助輸出控制部
14‧‧‧變速控制部
16‧‧‧變速可否判斷部
16a‧‧‧變速可能條件
21‧‧‧第一變速操作按鈕
22‧‧‧第二變速操作按鈕
23‧‧‧操作轉盤
39‧‧‧曲柄位置感應器
41‧‧‧車速感應器
43‧‧‧踩踏力感應器
116‧‧‧行駛輔助用馬達
123‧‧‧變速用馬達
123a‧‧‧馬達驅動器
116a‧‧‧馬達驅動器
Claims (9)
- 一種自行車用控制裝置，是用來控制自行車的裝置，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：輸出控制部、變速可否判斷部、及變速控制部；該輸出控制部，用來控制上述行駛輔助用電動機的輸出；該變速可否判斷部，用來判斷上述曲柄的輸出條件是否符合變速可能條件；該變速控制部，接受變速要求，使上述輸出控制部進行上述輸出之停止或降低，當上述變速可否判斷部判斷符合上述變速可能條件時，則使上述變速機進行變速動作；上述曲柄的輸出條件是關於上述曲柄的位置；進一步具備有：用來檢測上述曲柄的位置的曲柄位置檢測部；上述變速可否判斷部，當上述曲柄的位置在上述曲柄的上下死點附近時，則判斷為符合上述變速可能條件。
- 如申請專利範圍第1項的自行車用控制裝置，其中上述曲柄的輸出條件是關於上述變速機的變速轉矩。
- 如申請專利範圍第1項的自行車用控制裝置，其中上述曲柄的輸出條件是關於後輪轉矩。
- 如申請專利範圍第1項的自行車用控制裝置，其中上述曲柄的輸出條件是關於曲柄軸的轉矩。
- 如申請專利範圍第4項的自行車用控制裝置，其中 進一步具備有：用來檢測上述曲柄軸的轉矩的曲柄軸轉矩測定部；上述變速可否判斷部，當判斷上述曲柄軸的轉矩在預定範圍時，則判斷為符合上述變速可能條件。
- 如申請專利範圍第1~5項的任一項的自行車用控制裝置，其中上述變速機具有變速用電動機；上述變速控制部，藉由驅動上述變速用電動機，使上述變速機進行變速動作。
- 如申請專利範圍第1~5項的任一項的自行車用控制裝置，其中是藉由上述行駛輔助用電動機來驅動鏈條。
- 如申請專利範圍第1~5項的任一項的自行車用控制裝置，其中上述變速機為內建變速機。
- 如申請專利範圍第1~5項的任一項的自行車用控制裝置，其中上述變速機為外建變速機。
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