专利名称：自行车用控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自行车用控制装置，控制具有曲柄、行驶辅助用电动机以及变速器的自行车。
背景技术：
除了人的踏力，还由马达驱动力进行行驶辅助的电动辅助自行车最近普及起来。该电动辅助自行车上装备有变速器的情况下，为使该变速器进行的变速动作顺畅进行，在专利文献I中公开了这样的控制，存在变速指示的操作时，使来自行驶用马达的辅助动力的供给暂时停止或降低，通过辨别档位(shift position )的传感器来确认变速动作的完成后，恢复辅助骑乘者的辅助动力的供给。 专利文献I :日本专利特开2001 - 10581号公报在专利文献I所公开的控制中，为了完成变速动作，需要检测档位的传感器，所以存在自行车的结构复杂化的问题。另外，根据变速器的种类不同，也有难以设置这样的传感器的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而研发的，其目的在于提供一种控制由电动机进行行驶辅助的自行车的自行车用控制装置，能够以简单的结构确认变速动作的完成。发明I所涉及的自行车用控制装置是控制具有曲柄、行驶辅助用电动机和变速器的自行车的装置。自行车用控制装置具有变动值测量部、变速指示部、限制部、判断部和限制解除部。变动值测量部测量与曲柄的旋转有关的变动值。变速指示部对变速器指示变速。限制部基于变速的指示来限制行驶辅助用电动机的输出。判断部在变动值为规定的范围的情况下判断变速的完成。限制解除部基于判断部的判断来解除行驶辅助用电动机的输出的限制。该自行车用控制装置中，基于变速指示来限制行驶用电动机的输出的情况下，基于与曲柄的旋转有关的变动值的测量结果来判断变速的完成，解除行驶用电动机的输出限制。因此，不需要用于确认变速位置的档位传感器，结构得以简化。发明2所涉及的自行车用控制装置，在发明I的自行车用控制装置的基础上，还设有存储变动值的存储部。判断部对应于变速指示部指示变速之前的变动值来决定规定的范围。这种情况下，基于变速指示前后的变动值的变化能够判断变速的完成，容易可靠地判断变速动作的完成。发明3所涉及的自行车用控制装置，在发明I或2的自行车用控制装置的基础上，变动值是曲柄的旋转速度。这种情况下，仅通过测量曲柄的旋转速度就能够判断变速的完成，能够不受变速器的种类影响而判断变速的完成。
发明4所涉及的自行车用控制装置，在发明I或2的自行车用控制装置的基础上，变动值是作用于曲柄上的踏力的大小。由此，仅通过测量踏力的大小就能够判断变速的完成。在具有行驶辅助用电动机的自行车中，一般多测量踏力的大小，所以不设置新的传感器就能够判断变速的完成，实现低成本化。发明5所涉及的自行车用控制装置，在发明4的自行车用控制装置的基础上，作用于曲柄上的踏力由作用于曲柄轴上的旋转力矩表示。这种情况下，通过测量作用于曲柄轴上的旋转力矩，无论变速器的种类如何都能够确认变速的完成。发明6所涉及的自行车用控制装置，在发明2的自行车用控制装置的基础上，还设 有测量自行车的行驶速度的行驶速度测量部。变动值是曲柄的旋转速度。存储部存储旋转速度和行驶速度。判断部对应于变速指示部指示变速之前的行驶速度及旋转速度和当前的行驶速度来决定判断部所使用的规定的范围。这种情况下，基于变速指示前后的行驶速度以及曲柄轴的旋转速度判断变速的完成，所以即使在急刹车等导致变速指示前后行驶速度较大变化的情况下，也能够可靠地判断变速的完成。发明7所涉及的自行车用控制装置，在发明I 6任一发明所涉及的自行车用控制装置中，变速器是内装变速器。内装变速器是使用了齿轮的变速器，根据其安装位置有称作后轮毂变速器的和称作曲柄轴变速器的。该内装变速器中，一般地传递的转矩小时的变速动作比传递的转矩大时的变速动作顺畅，所以变速动作时限制行驶辅助用电动机的输出，变速完成时解除输出的限制是理想的。本发明中，在设有行驶辅助用电动机和内装变速器的自行车中，能够以简单的结构确认变速的完成，适当地进行行驶辅助用电动机的输出的限制和限制解除。发明8所涉及的自行车用控制装置，在发明I 6任一发明所涉及的自行车用控制装置中，变速器是外装变速器。外装变速器是通过由拨链器使链条在链轮之间移动来进行变速的变速器。在曲柄轴的链轮之间挂装了链条的前拨链器以及/或者在后轮的链轮之间挂装了链条的后拨链器由从换挡器(shifter)延伸的闸线(线缆)或电动马达驱动，从而进行变速。在该外装变速器中，即使某种程度的张力施加给链条，对变速动作的不良影响也少，但是当过度的张力施加给链条时变速困难。因此，变速动作时限制行驶辅助用电动机的输出，变速完成时解除输出的限制是理想的。本发明中，在设有行驶辅助用电动机和外装变速器的自行车中，能够以简单的结构确认变速的完成，适当地进行行驶辅助用电动机的输出的限制和限制解除。发明9所涉及的自行车用控制装置，在发明I 8任一发明所涉及的自行车用控制装置中，行驶辅助用电动机将所述自行车的链条驱动。这种情况下，经由曲柄被传递来人的踏力的链条还通过行驶辅助用电动机直接或间接驱动。变速动作时，限制行驶辅助用电动机的输出，变速完成时快速解除输出的限制是理想的。本发明中，在行驶辅助用电动机驱动链条的自行车中，能够以简单的结构确认变速的完成，适当地进行行驶辅助用电动机的输出的限制和限制解除。发明效果根据本发明，基于变速指示来限制行驶用电动机的输出的情况下，基于与曲柄的旋转有关的变动值的检测结果来判断变速的完成，解除行驶用电动机的输出限制。因此，不需要用于确认变速位置的档位传感器，结构得以简化，实现轻量化和低成本化。另外，本发明能够应用于各种带变速器的电动辅助自行车。
图I是采用本发明的第一实施方式的自行车的侧面图。图2是表示采用本发明的第一实施方式的自行车的自行车用电装系统的结构的框图。图3是采用本发明的第一实施方式的自行车的手把部的立体图。图4是本发明第一实施方式的自行车用控制装置的框图。
图5是采用本发明的第一实施方式的自行车的辅助模式时的行驶辅助用电动机的输出变化的一例。图6是本发明的第一实施方式的利用车速大致恒定的情况下的曲柄轴旋转速度的变速完成判断的一例。图7(A)、(B)是本发明的第一实施方式的利用车速变化大的情况下的曲柄轴旋转速度的变速完成判断的一例。图8是变速控制处理的主程序(main routine)的流程图的一例。图9是自动变速处理的流程图的一例。图10是手动变速处理的流程图的一例。图11是本发明第二实施方式的自行车用控制装置的框图。图12是本发明的第二实施方式的利用了踏力的速度完成判断的一例。附图标记说明101自行车；105a辅助机构；116曲柄轴；130内装变速轮毂；141转矩传感器；142旋转速度传感器；151、251控制部；151a ,251a输出控制部；151b、251b变速控制部；151c,251c判断部；151d、251d存储部；151e、251e变速选择部；161行驶辅助用电动机；171变速用电动机；191速度传感器；175a第一变速操作按钮；175b第二变速操作按钮。
具体实施例方式<第一实施方式>( I)结构〈整体结构〉图I中，采用本发明第一实施方式的自行车101是由辅助机构105a对人力驱动进行辅助的辅助自行车。自行车101设有具有车架体102a和前叉102b的车架102、手把部104、驱动部105、前轮106f、后轮106r、未图示的前制动装置和后制动装置、前照灯123。另夕卜，如图2所示，自行车101具有由自行车用的多个电装件构成的电装系统150。作为电装件设有控制部151、辅助机构105a、充电池105b、悬架单元122a、变速单元170、前照灯123、变速操作部175、发电轮毂190。<各结构>以下，说明位置关系时，使用左或右的表达方式，但是此处所谓左或右是指从后方观察自行车101的情况下的左右。< 车架 >如图I所示，前叉102b以绕相对于车架体102a的前部倾斜的轴自由摆动的方式装设在该车架体102a的前部。在前叉102b的前面设置使用LED的节能型前照灯123。在车架体102a上安装包含车座111以及手把部104的各部分。在车架体102a的下部中央设置用于支承后述的曲柄轴116的悬架部122。在悬架部122上设置具有转矩传感器141和旋转速度传感器142的悬架单元122a。转矩传感器141将作用于后述的曲柄轴161上的旋转力矩作为踏力测量。转矩传感 器141非接触检测曲柄轴116的转矩，或者接触曲柄轴116或接触分别固定在曲柄轴116的两端的曲柄臂118而检测曲柄轴116的转矩。转矩传感器141例如由具有设于曲柄轴116上的磁致应变(磁歪)元件和与该磁致应变元件相对配置的检测线圈的磁致应变传感器、设于曲柄轴116或曲柄臂118上的应变规(歪A 7 —夕)、或设于支承曲柄轴116的悬架部122上的应变规实现。转矩传感器141不限于这些结构。只要是对应作用于曲柄轴116上产生的转矩而输出变化的传感器即可。旋转速度传感器142是用于检测曲柄轴116的每单位时间的转速、即旋转速度的传感器。旋转速度传感器142是检测与曲柄的旋转有关的变动值的变动值测量部的一例。在旋转速度传感器142中例如含有磁铁和由舌簧开关或霍尔元件构成的磁铁检测部。旋转速度传感器142的磁铁安装在曲柄上，磁铁检测部在能够与磁铁相对的位置上设于车架上。<手把部>手把部104具有固定在前叉102b的上方的手把桩104a和固定在手把桩104a上的手把杠104b。在手把杠104b的两端装设右侧制动杆119f、左侧制动杆119r和手柄115。另外，在右侧制动杆119f的装设部分的骑乘者侧安装用于在手边操作后述的变速单元170的变速操作部175。右侧制动杆119f 通过未图示的前制动线缆与前制动装置连接。左侧制动杆119r通过未图示的后制动线缆与后制动装置连接。变速操作部175，如图2以及图3所示，具有第一变速操作按钮175a、第二变速操作按钮175b和操作拨盘175c。第一以及第二变速操作按钮175a、175b以及操作拨盘175c如图3所示位于人手能够一边抓握一边操作手把部104的手柄115的位置。第一以及第二变速操作按钮175a、175b是按压按钮。第一变速操作按钮175a是用于进行从低速级向高速级变速的按钮。第二变速操作按钮175b是用于进行从高速级向低速级变速的按钮。操作拨盘175c是用于切换两个变速模式和停车(P)模式的拨盘，具有三个停止位置P、A、M。在此、两个变速模式是自动变速(A)模式和手动变速(M)模式。自动变速模式是基于来自后述的速度传感器191的车速信号将内装变速轮毂130进行自动变速的模式。另外，手动变速模式是通过变速操作按钮175a、175b的操作来将内装变速轮毂130变速到所希望的变速级的模式。停车模式是锁定内装变速轮毂130而限制后轮106r的旋转的模式，行驶中不使用。<驱动部>驱动部105具有旋转自如地支承在车架体102a的悬架部122上的曲柄轴116、分别固定在曲柄轴116的两端的曲柄臂118、链条119、驱动链条119而对行驶进行辅助的辅助机构105a、可拆装的充电池105b、以及内装变速轮毂130。曲柄臂118具有右曲柄臂118a和左曲柄臂118b。在右曲柄臂118a和左曲柄臂118b的末端装设有脚踏板21。右曲柄臂118a和左曲柄臂118b相差180度相位。链条119架设在固定于曲柄轴116上的前链轮和设于内装变速轮毂130上的后链轮上。(辅助机构)如图2所示，辅助机构105a具有行驶辅助用电动机161和变流器162。行驶辅助用电动机161例如为三相无刷DC(direct current :直流)马达或交流马达。变流器162将从充电池105b直流输出的电流转换为适于行驶辅 助用电动机161的驱动的交流电流。另夕卜，充电池105b除了构成辅助机构105a的电源外，例如还作为前照灯123以及后述的变速单元170等的电源使用。在充电池105b上例如使用镍氢电池或锂离子电池等。行驶辅助用电动机161能够直接或间接驱动链条。行驶辅助用电动机161例如可以经由减速机构驱动链条，也可以经由减速机构驱动曲柄。<内装变速轮毂>内装变速轮毂130配置在后轮106r的中央部，由链条119驱动。内装变速轮毂是变速器的一例。内装变速轮毂130例如是8级变速的轮毂。另外，在内装变速轮毂130上连结有例如由滚动制动器、带式制动器或盘式制动器等实现的后制动装置。另外，在内装变速轮毂130上连结用于电动驱动具有行星齿轮结构的变速机构的变速单元170。变速单元170如图2所示具有用于驱动内装变速轮毂130的变速机构的变速用电动机171。〈发电轮毂〉在前轮106f的中心部设置作为交流发电机的发电轮毂190。发电轮毂190上例如连结滚动制动器、带式制动器或盘式制动器等前制动装置。在发电轮毂190上不连结滚动制动器、带式制动器或盘式制动器等前制动装置的情况下，在前叉102b上设置V型制动器或悬臂式制动器(力> +O —等制动装置即可。在发电轮毂190上设有测量自行车的车速的速度传感器191。可以在发电轮毂190上与发电轮毂190分体设置速度传感器191，也可以将发电轮毂190本身作为速度传感器191使用。速度传感器191与发电轮毂190分体设置的情况下，例如通过安装在发电轮毂190的旋转部分上的磁铁、和安装在发电轮毂190的不旋转的非旋转部上的舌片弹簧或霍尔元件来构成速度传感器191。使用发电轮毂190本身作为速度传感器191使用的情况下,基于从发电轮毂190的发电机输出的交流波形计算自行车的行驶速度。速度传感器191是行驶速度测量部的一例。在此、速度传感器191设于发电轮毂190上，但是例如也可以由安装在辐条上的磁铁和安装在车架上的舌片弹簧或霍尔元件构成速度传感器。〈自行车用控制装置〉关于自行车101中采用的自行车用控制装置的控制部151进行说明。控制部151具有微型计算机，控制所连接的电装件。微型计算机包含CPlXCentral Processing Unit,中央处理单兀)、RAM (random access memory :随机存储器)、ROM (Read-Only Memory :只读存储器)、1/0 (Input/Output :输入/输出)界面。控制部15如图4所示,作为功能部具有输出控制部151a、变速控制部151b、判断部151c、存储部151d、变速选择部151e。(输出控制部)输出控制部151a在辅助模式时，使作为辅助力的行驶辅助用电动机161的输出对应踏力变化。具体地、输出控制部151a控制使行驶辅助用电动机161的输出变为由转矩传感器141检测的踏力的规定倍数。输出控制部151a在多个辅助模式中控制行驶辅助用电动机161。作为辅助模式，输出控制部151a具有以踏力的最大2倍的辅助力辅助的强辅助模式、以最大I. 5倍的辅助力辅助的中辅助模式、以及以最大I倍的辅助力辅助的弱辅助模式三个辅助模式。辅助模式的切换可以由设于手把部104上的未图示的开关进行，也可以由前述的操作拨盘175c进行。其中，以由转矩传感器141检测的踏力(TF)的规定倍数作为行驶辅助用电动机161的输出(AF)的情况下，踏力降低到零附近的曲柄臂的上下止点附近，行驶辅助用电动机161的输出也大致降低到零。其结果，行驶辅助用电动机161的输出频繁进行接通一断开而脉动，对骑乘者的舒适度带了不良影响。因此，在各辅助模式中，进行避免脉动的控制。具体地，例如将由转矩传感器141检测的踏力乘以规定倍计算后的值低于规定值的情况下，该规定值作为行驶辅助用电动机161的输出供给链条119。即、行驶辅助用电动机161的输出如图5所示推移。在图5所示的曲线图中横轴表示曲柄的位置，纵轴表示踏力以及行驶 辅助用电动机的输出。另外，输出控制部151a在规定的情况下将行驶辅助用电动机161的输出限制为零。另外，当规定的限制的解除条件一一满足，则解除行驶辅助用电动机161的输出限制，回归到与踏力对应的控制。输出控制部151a是限制部以及限制解除部的一例。(变速控制部)变速控制部151b在后述的规定时机(timing)对变速用电动机171指示变速动作的执行。变速控制部151b是变速指示部的一例。(判断部)判断部151c基于由旋转速度传感器142测量的曲柄轴116的旋转速度来判断变速动作的完成。关于判断部151c的功能在后面详细论述。(存储部)存储部151d存储由旋转速度传感器142计量的曲柄轴116的旋转速度和由速度传感器191计量的自行车的车速。另外，在存储部151d中也存储变速控制部151b指示变速的变速级。另外，在存储部151d中也存储与内装变速轮毂130的齿轮比相关的信息。(变速选择部)变速选择部151e识别由操作拨盘175a设定的变速模式，进行与各模式对应的变速控制。识别的结果若为自动变速(A)模式，则与由速度传感器191测量的车速对应而选择变速级，对变速控制部151b传送变速要求以变速到要选择的变速级。变速级的选择根据相互关联地存储了车速和变速级的表格进行。具体地、变速选择部151e保持用于自动变速的两种表格，与由转矩传感器141检测出的踏力对应地决定使用某一个表格。更具体地、保持有高转矩模式以及通常模式的各表格，在各表格中存储自动变速时的加挡和减挡的车速阈值。高转矩模式中的车速阈值是踏力值为规定值以上时的车速阈值，通常模式中的车速阈值是踏力值未达到规定值的情况下的车速阈值。另一方面，变速选择部151e当识别到操作拨盘175c被设定在手动变速(M)模式的情况下，变速选择部151e无论变速的判断如何，都通过骑乘者操作变速操作部175来执行变速。〈判断部的功能〉关于判断部151c的变速完成的判断，使用图6以及图7进行说明。图6是车速大致恒定的变速完成判断的一例。图7是车速变化大的情况下的变速完成判断的一例。首先，关于图6进行说明。图6中，横轴表示时间，纵轴表示曲柄的转速。在此，由于从变速动作开始到完成的时间为短时间，所以假定自行车的车速为大致恒定。判断部151c从存储部151d读出变速控制部151b指示变速之前的曲柄轴116的旋转速度。操作拨盘175c被设定为自动变速模式的情况下，判断部151c对应于从存储部151d读出的曲柄轴116的旋转速度和变速选择部151e要求变速的变速级而计算变速后的曲柄轴116的预期旋转速度。操作拨盘175c被设定为手动变速模式的情况下，判断部151c对应于从存储部151d读出的曲柄轴116的旋转速度和由第一变速操作按钮175a或第二变 速操作按钮175b选择的变速的方向(从低速到高速、或从高速到低速)而计算变速后的曲柄轴116的预期旋转速度。具体地，使用在存储部151d中预想存储的与内装变速轮毂130的齿轮比相关的信息，计算曲柄轴116的预期旋转速度。更具体地，例如变速指示前的曲柄的旋转速度为nl〔rpm〕，变速前与变速后的变速级的齿轮比为I :R的情况下，变速完成后的预期旋转速度np计算为nl/R〔rpm〕。齿轮比当内装变速器的情况下表示内装变速器的输入部旋转一次后的内装变速器的输出转速，当外装变速器的情况下表示曲柄旋转一次后的后轮毂(后轮)的转速。判断部151c如图6所示，当由旋转速度传感器142计量的当前的曲柄轴116的旋转速度相对于计算出的预期旋转速度np处于规定的范围、例如±5%的范围的情况下判断变速的完成。另外，图6中的S表示变速指示时刻，F表示判断为变速完成的时刻。图6是从低速(低齿轮比)向高速(高齿轮比)变速的例子，但是从高速向低速变速的情况也相同。在此，通过简单的结构判断变速的完成。另外，更优选地，判断部151c使用存储在存储部15Id中的变速指示前的自行车的车速和当前的车速来修正旋转速度，使用修正后的旋转速度来进行判断。这是因为当车速变化，即使不进行变速的情况下，曲柄轴116的旋转速度也变化。具体地，例如以下所示进行修正。设变速指示前的车速为vl，当前的车速为v2，当前的旋转速度为n〔rpm〕。这时,修正后的曲柄轴116的旋转速度为nX vl/v2〔rpm〕。判断部151c当作为修正后的曲柄轴116的旋转速度的nXvl/v2〔rpm〕相对于根据齿轮比计算出的曲柄轴116的预期转速〔np〕为规定的范围、例如±5%的范围的情况下判断变速的完成。这种情况下，如图7 (B)所示，即使在急刹车等导致变速指示后车速较大变化的情况下，如图7 (A)所示也容易执行变速完成的判断。另外，图7中的S表示变速指示时刻，F表示判断为变速完成的时刻。实现C是修正后的旋转速度，虚线D是实际上由旋转速度传感器142计量的旋转速度。(2)控制动作以下，关于辅助动作中的控制部151的控制动作，基于图8 图10的流程图进行说明。首先，从图8的变速控制处理的主程序的流程图的一例开始说明。当接入电源，在步骤SI中进行初始设定。接着，在步骤S2中，变速选择部151e判断操作拨盘175c是否被设定为自动变速(A)模式，在步骤S3中，变速选择部151e判断操作拨盘175c是否被设定为手动变速(M)模式。当操作拨盘175c被设定为自动变速模式的情况下，从步骤S2移至步骤S4。在步骤S4中，执行后述的自动变速处理。当操作拨盘175c被设定为手动变速模式的情况下，从步骤S3移至步骤S5。在步骤S5中，执行后述的手动变速处理。接着，根据图9说明自动变速处理。图9是自动变速处理的流程图的一例。在步骤Sll中，变速选择部151e辨别操作拨盘175c是否被切换。操作拨盘175c被切换的情况下，返回图8的主程序，移至步骤S3。未切换操作拨盘175c的情况下，移至步骤 S12。在步骤S12中，变速选择部151e基于由速度传感器191测量的车速，如上所述选择变速级。选择的变速级与当前的变速级不同的情况下，变速选择部151e对变速控制部151b车速变速要求以变速到要选择的变速级。变速控制部151b当从变速选择部151e接收到变速要求的情况下，移至步骤S13。未接收到信号的情况下，返回步骤S11。 在步骤S13中，输出控制部151a限制行驶辅助用电动机161的输出。在本实施方式中，将行驶辅助用电动机161的输出变为零。在步骤S14中，存储部151d将由旋转速度传感器142检测的当前的曲柄轴116的旋转速度和由速度传感器191检测的当前的自行车的车速作为变速指示前的信息存储。在步骤S15中，变速控制部151b对变速器指示变速。具体地，变速控制部151b对变速用电动机171指示动作开始，以对应于变速选择部151e所要求的变速级使内装变速轮毂130变速。在步骤S16中，判断部151c基于在步骤S14中存储的旋转速度、存储在存储部151d中的变速前的变速级以及与内装变速轮毂130的齿轮比相关的信息、和变速选择部151e所要求的变速级来计算出变速后的曲柄轴116的预期旋转速度。在步骤S17中，判断部151c判断由旋转速度传感器142检测出的当前的曲柄轴116的旋转速度是否相对于在步骤S16中求得的预期旋转速度收敛在规定的范围。这时，如上所述，可以使用在步骤S14中存储的自行车的车速和当前的自行车的车速来修正曲柄轴116的旋转速度，将修正后的旋转速度和预期旋转速度进行比较。当曲柄轴116的旋转速度(或者修正后的曲柄轴116的旋转速度)相对于预期旋转速度收敛在规定的范围的情况下，判断部151c判断变速动作的完成，移至步骤S18。在步骤S18中，输出控制部151a指示行驶辅助用电动机161的输出的限制解除。同时，变速后的变速级存储在存储部151d中。之后返回步骤S11。接着，根据图10说明手动变速处理。图10是手动变速处理的流程图的一例。在步骤S21中，变速选择部151e辨别操作拨盘175c是否已被切换。当操作拨盘175c已被切换的情况下，返回图8的主程序，移至步骤S2。当操作拨盘175c未被切换的情况下，移至步骤S22。在步骤S22中，变速操作部175的第一变速操作部175a或第二变速操作按钮175b判断是否接收到变速要求。当判断接收到信号的情况下移至步骤S23。未接收到信号的情况下，返回步骤S21。在步骤S23中，输出控制部151a限制行驶辅助用电动机161的输出。在本实施方式中，将行驶辅助用电动机161的输出变为零。在步骤S24中，存储部151d将由旋转速度传感器142检测的当前的曲柄轴116的旋转速度和由速度传感器191检测的当前的自行车的车速作为变速指示前的信息存储。在步骤S25中，变速控制部151b对变速器指示变速。具体地，变速控制部151b对变速用电动机171指示动作开始，以对应于由变速操作部175指示的变速的方向(从低速到高速、或从高速到低速)而使内装变速轮毂130变速。在步骤S26中，判断部151c基于在步骤S24中存储的旋转速度、由变速操作部175指示的变速的方向、存储在存储部151d中的变速前的变速级以及与内装变速轮毂130的齿轮比相关的信息来计算出变速后的曲柄轴116的预期旋转速度。
在步骤S27中，判断部151c判断由旋转速度传感器142检测出的当前的曲柄轴116的旋转速度是否相对于在步骤S26中求得的预期旋转速度收敛在规定的范围。这时，如上所述，可以使用在步骤S24中存储的自行车的车速和当前的自行车的车速来修正曲柄轴116的旋转速度，将修正后的旋转速度和预期旋转速度进行比较。当曲柄轴116的旋转速度(或者修正后的曲柄轴116的旋转速度)相对于预期旋转速度收敛在规定的范围的情况下，判断部151c判断变速动作的完成，移至步骤S28。在步骤S28中，输出控制部151a指示行驶辅助用电动机161的输出的限制解除。同时将变速后的变速级存储在存储部151d中。之后返回步骤S21。〈第二实施方式〉在第一实施方式中，旋转速度传感器142的测量值为规定的范围的情况下，由判断部151c判断变速的完成。相对于此，在第二实施方式中，判断部251c基于转矩传感器141的变动值来判断变速的完成。在此，转矩传感器141是测量与曲柄的旋转有关的变动值的变动值测量部的一例。另外，旋转速度传感器在第二实施方式中不需要。关于其他结构，与第一实施方式相同。图11表示第二实施方式的自行车用控制装置的框图。控制部251具有输出控制部251a、变速控制部251b、判断部251c、存储部251d和变速选择部251e。251a、251b以及251e与第一实施方式相同，所以以下说明判断部251c和存储部251d。首先，存储部251d存储由转矩传感器141计量的踏力。另外，在存储部251d中也存储变速控制部251b指示的变速级。另外，在存储部251d中也存储与内装变速轮毂130的齿轮比相关的信息。接着，关于判断部251c进行的变速完成的判断进行说明。在此，在变速动作开始到完成的短时间内，假定自行车行驶的路面的坡度没变化，自行车没有进行急剧的加速或减速。判断部251c从存储部251d读出变速控制部251b指示变速之前的踏力。操作拨盘275c被设定为自动变速模式的情况下，判断部251c对应于从存储部251d读出的踏力和变速选择部251e选择的变速级而计算变速后的预期踏力。操作拨盘175c被设定为手动变速模式的情况下，判断部251c对应于从存储部251d读出的踏力和由第一变速操作按钮175a或第二变速操作按钮175b选择的变速的方向(从低速到高速、或从高速到低速)而计算变速后的预期踏力。图12表示从低速(低齿轮比)向高速(高齿轮比)变速的情况下的踏力的变化的一例。图12中横轴表示时间，纵轴表示踏力。判断部251c判断由转矩传感器141计量的踏力是否相对于预期的踏力(Tp)在规定的范围、±5%的范围的情况下判断为变速已经完成。另外，图12中的S表示变速开始时刻，F表示判断为变速完成的时刻。通过这样的结构，即使不使用旋转速度传感器也容易判断变速的完成。另外，该结构中，若还设置加速度传感器和/或倾斜角传感器等，也能够考虑到路面的坡度和/或自行车的加速或减速的影响来判断变速的完成。〈其他实施方式〉以上，说明了本发明的第一、第二实施方式，但是本发明不限于上述的实施方式，在不脱离发明的构思的范围内能够进行种种变更。(a)在上述实施方式中，在曲柄轴116的附近配设辅助机构105a，将行驶辅助用电 动机161的输出传给链条119。也可以取代该辅助机构105a，在前轮106f上装设行驶辅助用的马达单元。优选在该马达单元的内部配置行驶辅助用电动机、变流器、车速传感器等。(b)在上述实施方式中，在曲柄轴116的附近配设辅助机构105a，将行驶辅助用电动机161的输出传给链条119。也可以取代该辅助机构105a，在后轮106r上装设行驶辅助用的马达单元。这种情况下，马达单元设于变速器的输出侧。(c)在上述的实施方式中，在构成内装变速器的内装变速轮毂130装设在后轮106r上的自行车101中应用本发明。取而代之，也可以应用于具有由附加在曲柄轴上的行星齿轮机构进行变速的变速器的自行车。(d)在上述的实施方式中，在构成内装变速器的内装变速轮毂130装设在后轮106r上的自行车中应用本发明。取而代之，本发明也可以应用于设置了具有被电动驱动的前拨链器和/或后拨链器的外装变速器的自行车。(e)在上述实施方式中，在步骤S13以及S23中，将输出控制部151a控制的行驶辅助用电动机161的输出变为零，进行变速动作时临时形成没有行驶辅助的状态。取而代之，也可以在步骤S13以及S23中使行驶辅助用电动机161的输出降低(例如减半)而小于基于此时的辅助模式的输出值，也可以临时减小进行变速动作时的行驶辅助力。(f)在上述实施方式中，例示了设置了具有变速用电动机171的变速器的自行车，但是不必具有变速用电动机，也可以是手动操作变速用线缆的变速器。(g)在上述实施方式中，转矩传感器141的输出作为踏力被利用，但是例如可以取代转矩传感器141，设置检测脚踏板的踏力的传感器，另外也可以设置检测链条的张力的传感器。(h)在手把104上固定具有触摸屏的显示输入装置，也能够进行辅助模式的选择、车速和变速级的显示、充电池105b的残量显示等。(i)在上述实施方式中，使用变速指示前后的两方的变速级的信息，计算出单一的预期变动量。也可以取而代之，不使用变速后的变速级的信息，而针对全部相对于变速前的变速级可能变化的变速后的变速级计算出变速后的变动量的预期值。或者，不使用变速前的变速级的信息，而针对全部相对于变速后的变速级可能取得的变速前的变速级计算出变速后的变动量的预期值。这种情况下，例如相对于任一个预期值的规定的范围内，当变动值维持规定时间，则判定为变速的完成。
权利要求
1.一种自行车用控制装置，控制具有曲柄、行驶辅助用电动机和变速器的自行车，该自行车用控制装置设有 测量与所述曲柄的旋转有关的变动值的变动值测量部； 对所述变速器指示变速的变速指示部； 基于所述变速的指示来限制所述行驶辅助用电动机的输出的限制部； 在所述变动值为规定的范围的情况下判断所述变速的完成的判断部；和 基于所述判断部的判断来解除所述行驶辅助用电动机的所述输出的限制的限制解除部。
2.如权利要求I所述的自行车用控制装置，还设有存储所述变动值的存储部， 所述判断部对应于所述变速指示部指示变速之前的所述变动值来决定所述规定的范围。
3.如权利要求I或2所述的自行车用控制装置，其中，所述变动值是所述曲柄的旋转速度。
4.如权利要求I或2所述的自行车用控制装置，其中，所述变动值是作用于所述曲柄上的踏力的大小。
5.如权利要求4所述的自行车用控制装置，其中，作用于所述曲柄上的踏力由作用于曲柄轴上的旋转力矩表示。
6.如权利要求2所述的自行车用控制装置，还设有测量所述自行车的行驶速度的行驶速度测量部， 所述变动值是所述曲柄的旋转速度， 所述存储部存储所述旋转速度和所述行驶速度， 所述判断部对应于所述变速指示部指示变速之前的所述行驶速度及所述旋转速度和当前的所述行驶速度来决定所述规定的范围。
7.如权利要求I 6任一项所述的自行车用控制装置，其中， 所述变速器是内装变速器。
8.如权利要求I 6任一项所述的自行车用控制装置，其中， 所述变速器是外装变速器。
9.如权利要求I 8任一项所述的自行车用控制装置，其中， 所述行驶辅助用电动机使所述自行车的链条驱动。
全文摘要
本发明涉及一种自行车用控制装置，控制通过电动机进行行驶辅助的自行车，能够以简单的结构确认变速动作的完成。变动值测量部(141、142)测量与曲柄的旋转有关的变动值。变速指示部(151b)对变速器指示变速。限制部(151a)基于变速的指示，限制行驶辅助用电动机(161)的输出。判断部(151c)在变动值为规定的范围的情况下，判断变速的完成。限制解除部(151a)基于判断部(151c)的判断来解除行驶辅助用电动机(161)的所述输出的限制。
文档编号B62M25/00GK102963484SQ20121026008
公开日2013年3月13日 申请日期2012年7月25日 优先权日2011年8月29日
发明者渡会悦义 申请人:株式会社岛野